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Verfahren zur Herstellung eines feuerfesten Bindematerials Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bindematerials für nichtsaure, feuerfeste
Auskleidungen u. dgl., das erst beim Brennen gut kristallisierten Forsterit liefert.
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Forsterit ist die mineralogische Bezeichnung für Magnesiumorthosilikat
2 MgO - S'02 oder Mg. - S'04, das als ausgezeichnetes Bindemittel für nichtsaure,
feuerfeste Auskleidungen u. dgl. bekannt ist, da es einen hohen Schmelzpunkt hat,
volumenbeständig und bei üblichen hohen Feuerungstemperaturen korrosionsfest ist.
Geht man jedoch bei seiner Verwendung von bereits. vorgebildetem, gut kristallisiertem
Forsterit aus, so war es bislang schwierig, die günstigen Eigenschaften des Forsterits
tatsächlich auszunutzen und auch in Zwischentemperaturgebieten gute Bindewirkungen
zu erzielen, wenn der Forsterit ein Bindemittel für nichtsaure, feuerfeste Massen
sein soll, die hohe Dichte, eine geringe Porosität, hohe Festigkeit bei Füllung
mit erhitzter Substanz, große Widerstandsfähigkeit gegenüber Absplitterungen sowie
eine gute Korrosionsbeständigkeit aufweisen müssen. Bei Verwendung von gut kristallisiertem
Forsterit in feuerfesten Massen, die im praktischen Gebrauch hoch erhitzt werden,
konnte bisher also eine zufriedenstellende Bindung nicht erhalten werden, weil der
gut kristallisierte Forsterit nur träge reagiert.
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Es ist aus der USA: Patentschrift 2 434 451 bekannt, Forsterit als
Bindemittel in den Zwischenräumen zwischen feuerfesten Körnern zu benutzen und dieses
durch die Umsetzung von feinverteiltem MgO und S'02, ohne daß ein Schmelzen der
Masse eintritt, zu gewinnen. Hierfür wird als Siliciumdioxydmaterial verflüchtigtes
Silioiumdioxyd bevorzugt, das man aus dem Rauch gewinnt, der sich aus den Reduktionsöfen
entwickelt, in denen Siliciumdioxyd öder siliciumhaltige Materialien behandelt werden.
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Im Gegensatz zum erfindungsgemäßen Verfahren tritt gemäß dem Verfahren
der genannten USA.-Patentschrift bei der zunächst durchzuführenden Vorerhitzung
des Si02 Mg0-Gemisches keine Reaktion zwischen diesen Komponenten ein, da Temperaturen
verwendet werden, die unterhalb der Reaktionstemperaturen der Oxyde liegen. Gemäß
der USA.-Patentschrift werden also keine submikroskopischen Kristalle des Forsterits
gebildet, sondern es wird lediglich eine Vortrocknung bzw. Vorkalzinierung zwecks
Dehydratisierung der Oxyde vorgenommen, aus denen dann der kristalline Forsterit
hergestellt wird.
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Bei Verwendung anderer, üblicher Siliciumdioxyde in feuerfesten Bindemitteln
werden nur selten die Ergebnisse erzielt, die mit verflüchtigten Siiiciumdioxyden
erhalten werden können. Eine der hierbei auftretenden Schwierigkeiten besteht darin,
daß einige Siliciumdioxyde, z. B. Diatomeenerden, die an sich infolge ihrer leichten
Zugänglichkeit und geringen Kosten vorteilhafte Ausgangsmaterialien darstellen,
zwar eine größere Teilchengröße aufweisen als die verflüchtigten Siliciumdioxyde,
aber dennoch voluminös sind und daher einen .hohen Formungsdruck sowie eine sorgfältige
Kontrolle beim Klassieren und Mischen erfordern, damit sie sich in geeigneter Weise
mit der Magnesiurnoxydkomponente des Bindematerials vermischen lassen. Eine ähnliche
Schwierigkeit wurde beobachtet bei Siliciumdioxyden, die feiner als verflüchtigtes
Siliciumdioxyd sind. Bei flockigen Materialien im Bindemittel sind also mehr hohe
Drucke erforderlich, um durch Pressen eine feuerfeste Masse zu erhalten, die genauso
dicht und fest ist wie die mit verflüchtigem Siliciumdioxyd erhaltene. Jedoch führen
solche hohen Preßdrücke dazu, daß Blättchenbildung auftritt, wenn das Material mehr
oder weniger harten Verfahrensbedingungen unterworfen wird. Andererseits führen
bei Nichtanwendung hoher Formungsdrücke diese flockigen, voluminösen Siliciumdioxyde
von geringer Schüttdichte, obwohl sie überaus reaktionsfähig sind und mit Magnesiumoxyd
beim Erhitzen sofort eine starke Forsteritbildung bewirken, dennoch zu feuerfestem
Massen mit nur unzureichender Dichte und unerwünschter Porosität.
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Demgegenüber gestattet das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung
eines aktiven Forsterit bildenden
feuerfesten Bindematerials die
Verwendung leicht zugänglicher relativ billiger Siliciumdioxydmassen, ohne daß sich
dabei die Notwendigkeit ergibt, hohe Formdrücke anzuwenden, um feuerfeste Massen
von hoher Dichte und geringer Porosität zu erzielen, wobei die auf einer starken
Forsteritbildung beruhende Bindung unmittelbar nach der Erhitzung auf mäßige Temperaturen
ausgebildet wird.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,
daß das erzielbare feuerfeste Bindemittel bereits eine außergewöhnlich große Festigkeit
vor Erreichung der Höchstbrenntemperatur aufweist, d. h. wenn es nur auf mittlere
Temperaturen erhitzt wird. Diese Erscheinung beruht auf der Umsetzung zwischen SiO2
und Mg0 zu einem vollkommenen und gut kristallisierten Forsterit. In diese kristallisierte
keramische Bindung sind die nichtsauren, feuerfesten Körner des einzubindenden Materials
eingelagert. Diese keramische Bindung besteht in der Hauptsache aus Forsterit, sie
kann aber auch zusätzlich Magnesiumoxyd oder Periklas enthalten. Hierbei wird, gegebenenfalls
in Verbindung mit chemischen Bindemitteln, ein feuerfestes Material erzielt, das
sowohl in der Kälte als auch in der Hitze ungewöhnlich gute Festigkeiten aufweist
und sich durch hohe Dichte und geringe Porosität auszeichnet.
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Im einzelnen schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung
eines feuerfesten Bindematerials zum Einbinden nichtsaurer, feuerfester Körner aus
einem Gemisch von MgO und Si02 vor, das Mg0 mindestens in solcher Menge enthält,
daß sie der chemischen Zusammensetzung des Forsterits (2 MgO - SiOz) entspricht,
durch Vorkalzinieren oder Vorbrennen des Gemisches; dieses Verfahren ist dadurch
gekennzeichnet, daß das Gemisch aus den feinstverteilten Komponenten MgO und Si0"
hergestellt und vorgebrannt oder vorkalziniert wird, bis es eine wesentliche Menge
von submikroskopischen Kristallen des Forsterits enthält und eine Schüttdichte zwischen
0,72 und 1,37 aufweist, die an einer Probe bestimmt wird, die zu einer Korngröße
bis unter 0,075 mm vermahlen worden ist und ein Sieb mit 5840 Maschen je Quadratzentimeter
passiert, und daß das Produkt dann, vorzugsweise bis zu einer Teilchengröße unterhalb
0,075 mm, fein vermahlen wird.
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Der Ausdruck »nichtsaure, feuerfeste Masse«, der hier gebraucht wird,
ist so zu verstehen, daß hierunter alle die feuerfesten Materialien fallen, die
basisch oder neutral sind und die mit Forsterit bei hohen Temperaturen verträglich
sind, d. h. die Materialien, die mit dem Bindemittel bei praktischem Gebrauch des
feuerfesten Gegenstandes, selbst bei den höchsten Temperaturen nicht in Fluß kommen.
Diese Gebrauchstemperaturen können zwischen 1100 und 1700" C und auch darüber liegen.
Derartige, nichtsaure, feuerfeste Materialien sind z. B. Magnesia, Forsterit, Olivin,
natürliche Spinelle, künstliche Spinelle, z. B. Magnesiumchromit, Magnesiumferrit
oder Eisenchromit, die 1700° C übersteigende Schmelzpunkte aufweisen.
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Für die Herstellung des Bindematerials sind solche Magnesiumverbindungen
geeignet, die beim Erhitzen des Ausgangsmaterials Magnesiumoxyd liefern. Die Magnesiumverbindung
soll sehr feinteilig sein. Brauchbare Verbindungen sind z. B. Magnesiumhydroxyd,
Brucit, Magnesit, Magnesiumcarbonat u. dgl. Vorzugsweise wird eine gefällte Magnesiumverbindung
verwendet, z. B. gefälltes Magnesiumhydroxyd, das durch Behandlung von Seewasser
oder Salzlaugen mit Kalk oder Dolomit erhalten wurde, gefälltes Magnesiumcarbonat,
basisches Carbonat oder feinteilige Magnesiumalkoholate. Sehr feinverteiltes Magnesiumhydroxyd,
das noch nicht unter Bedingungen, die Schrumpfen oder Kristallisation bewirken,
erhitzt wurde, ist bei dem Verfahren der Erfindung gleichfalls als Magnesium-Ausgangsmaterial
brauchbar. Man kann auch Mischungen der Magnesiumhydroxyd liefernden Verbindungen
verwenden.
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Das Siliciumdioxyd, das vorzugsweise erfindungsgemäß benutzt wird,
soll eine spezifische Oberfläche von wenigstens 6000 cm2/g und ein Schüttgewicht,
das geringer als etwa 0,4 kg je Liter ist, aufweisen. Vorzugsweise sollte dieses
Material amorph sein. Geeignet ist z. B. Diatomeenerde oder Siliciumdioxydrauch,
wie man ihn durch Verbrennen von organischen Silikaten, z. B. von äthylierten oder
methylierten Silikaten oder anderen sich verflüchtigenden Dämpfen erhält, die beim
Reduzieren von Siliciumdioxyd oder siliciumhaltigem Material aufsteigen oder die
sich bei der Verarbeitung von Ferrosilicium bilden. Es können auch Mischungen solcher
Siliciumoxyde Verwendung finden. Diatomeenerden werden bevorzugt, da sie gut zugänglich
und verhältnismäßig billig sind. Das Siliciumdioxyd kann in Form von gefällter Kieselerde
als Kieselsäure vorliegen.
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Die siliciumdioxyd- und magnesiumoxydhaltigen Bestandteile werden
in solchen Anteilen miteinander vermischt, daß 20 bis 60°/o Siliciumdioxyd (berechnet
auf das Gesamtgewicht von SiO2 und Mg0) in dem Bindematerial vorliegen. Das Bindematerial
bildet beim späteren Erhitzen gut kristallisierten Forsterit, wenn Si02 und Mg0
im Verhältnis von 1 Mol Siliciumdioxyd zu 2 Mol Magnesiumoxyd vorliegen. Liegt Magnesiumoxyd
im überschuß vor, so ist es als Periklas in dem hocherhitzten Produkt zugegen. Das
kann insofern vorteilhaft sein, als hierdurch ein Material von höherer Feuerfestigkeit
oder ein Material, das basischer ist, erhalten wird. Die Bezeichnung »auf Forsteritbildung
beruhende Bindung« ist so zu verstehen, daß sie Forsterit für sich allein oder mit
überschüssigem MgO umfaßt. Wenn andererseits Si02 im überschuß zugegen ist, soll
zu dem Ansatz eine ausreichende Menge feiner Magnesia hinzugefügt werden, um mit
dem überschüssigen Siliciumdioxyd Forsterit zu bilden; z. B. wird dann das überschüssige
Siliciumdioxyd mit den feineren Teilen des Periklas reagieren.
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Das feine siliciumdioxyd- und das feine magnesiumoxydliefernde Material
werden ineinander dispergiert bzw. innig in einem flüssigen, vorzugsweise wäßrigen
Medium - z. B. durch Vermahlen - miteinander vermischt und dann erhitzt oder kalziniert.
Die Mischung aus Siliciumdioxyd und der Magnesiumoxyd liefernden Verbindung kann
man z. B. durch Filtrieren entwässern und dann trocknen und kalzinieren. Das Siliciumdioxyd
kann mit einer Magnesiumsalzlösung, die Magnesiumoxyd liefert, vermischt werden,
und man erhält dann, z. B. durch Behandlung der Lösung mit einem Alkali, wobei Magnesiumhydroxyd
ausfällt, oder mit Kohlendioxyd, wobei Magnesiumcarbonat oder basisches Carbonat
ausfällt, eine sehr innige Mischung dieser Verbindungen mit dem Siliciumdioxyd,
die dann, wie oben beschrieben, weiterbehandelt wird. Bei einer speziellen
Ausführungsform
wird Siliciumdioxyd mit Lauge oder Seewasser vermischt; dann wird Magnesiumhydroxyd
durch Zugabe von Alkali oder einer alkalisch reagierenden Substanz, wie Kalk, kalzinierter
Dolomit, Natriumhydroxyd, Kaliumhydroxyd, ausgefällt.
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Die vermischten Bestandteile werden dann getrocknet bzw. gebrannt,
um die Magnesiumverbindungen in Magnesiumoxyd zu überführen, wobei man ein dem Forsterit
ähnliches Material erhält, das die erwünschte Reaktionsfähigkeit und Schüttdichte
aufweist. Untersuchungen einschließlich Röntgenstrahlenanalysen haben ergeben, daß
ein wesentlicher Anteil des Magnesiumoxyds und des Siliciumdioxyds in Form von Forsteritkristallen
von submikroskopischer Größe vorliegt, d. h. daß die Kristalle nur mit Schwierigkeit
und bei äußerst starker Vergrößerung beobachtet werden können. Wechselnde Mengen
an Magnesiumoxyd und/oder Siliciumdioxyd, die an der Reaktion nicht teilgenommen
haben, können in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Ausgangsmaterialien und
in Abhängigkeit von dem Ausmaß, bis zu dem die Reaktion unter Bildung von im Anfangsstadium
der Kristallisation befindlichem Forsterit stattgefunden hat, zugegen sein.
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Diese Verhältnisse in dem erfindungsgemäßen Bindematerial sind als
ungewöhnlich und unerwartet anzusehen. Das sehr reaktionsfähige Ausgangsmaterial
führt leicht zur Ausbildung einer keramischen Bindung beim Erhitzen, und man erhält
in Verbindung mit den Formstücken aus feuerfestem Material eine dichte feuerfeste
Masse von geringer Porosität, sogar bei Verwendung von Siliciumdioxydarten, die
an sich flockig sind und eine verhältnismäßig geringe Raumdichte aufweisen.
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Es zeigt sich bei der Untersuchung der Reaktionsfähigkeit und der
Raumdichte des Bindemittels, daß keine wesentliche Bildung von gut kristallisiertem
Forsterit stattgefunden hat, da die Bindemittelmischungen der Erfindung Schüttdichten
von etwa 0,72 bis 1,37 kg je Liter besitzen, während die Schüttdichte von kristallisiertem
Forsterit (in gleicher Weise bestimmt) etwa 1,96 kg je Liter beträgt.
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Die Bedingungen von Zeit und Temperatur beim Kalzinieren bzw. Brennen
der Mischung können in weiten Grenzen variiert werden. Die Mischung kann bei niedriger
Temperatur während einer längeren Zeit hoch erhitzt werden, wohingegen bei höherer
Temperatur nur eine kurze Brennzeit erforderlich ist, ehe man die gewünschten Eigenschaften
der Mischung erhält. Es ist nur nötig, das die maximale angewandte Temperatur unterhalb
derjenigen liegt, bei der bereits ein inaktiver (d. h. reaktionsträger), gut kristallisierter
Forsterit gebildet wird, also Forsteritkristalle solcher Größe, die man verhältnismäßig
leicht unter dem Mikroskop beobachten kann. Andererseits muß die minimale Temperatur
so hoch sein, daß eine Reaktion, bei der Anfangskristalle oder submikroskopische
Kristalle von Forsterit gebildet werden, in ausreichendem Maße stattfinden kann.
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Temperaturen, die zwischen 700 und etwa 1300° C liegen, geben zufriedenstellende
Ergebnisse, wenn die Erhitzungszeiten entsprechend bemessen werden. Bei der praktischen
Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Bedingungen des Kalzinierens
oder Brennens in geeigneter Weise im Hinblick auf die erforderliche Schüttdichte
der kalzinierten Mischung festgelegt. Hierzu werden Proben untersucht, und die Zeit
und Temperatur des Brennens oder Kalzinierens wird entsprechend angepaßt, um ein
Material zu erhalten, das eine Schüttdichte innerhalb der erfindungsgemäß erforderlichen
Grenzen besitzt.
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Das so hergestellte Material wird fein vermahlen, bis es ein Sieb
mit 5840 Maschen je Quadratzentimeter passiert, wobei eine solche Feinheit anzustreben
ist, daß der größere Anteil der Teilchen etwa 20 Mikron Durchmesser hat. Die Vermahlung
wird vorzugsweise in einer Kugelmühle ausgeführt, aber das Material kann auch in
einer Hammermühle oder in der Walzenmühle oder in sonstiger Weise vermahlen werden.
Erwünsah:tenfalls kann der Anteil der die Durchschnittsgröße übersteigenden Teilchen
entfernt werden, vorzugsweise mittels einer Luft-Klassieranlage. Das Bindematerial
kann in Verbindungen mit Bindemitteln, die nur eine Wirkung auf Zeit haben oder
die eine chemische Bindung herbeiführen, verwendet werden. Solche Bindungen können
z. B. durch Magnesiumchlarid, Magnesiumsulfat oder Natriumsilikat herbeigeführt
werden. Diese Materialien können in Mengen von etwa 1 bis 4%, berechnet auf das
Gesamtgewicht der Trockensubstanzen, hinzugefügt werden. Das Bindematerial der Erfindung
kann auch in Verbindung mit Chromverbindungen, die eine bindende Wirkung haben,
zur Anwendung gelangen. Es ist erwünscht, daß die Menge an Verunreinigungen, d.
h. andere Ve:rbindunden als Magnesiumoxyd und Siliciumdioxyd im Bindematerial so
niedrig wie möglich gehalten wird. Es ist bekannt, daß die Gegenwart von Phosphor
die Bildung von Forsterit verhindert, und es ist daher erwünscht, daß der Gehalt
an Siliciumdioxyd oder an einer anderen Substanz in der Bindematerialmischung nicht
mehr als etwa 1% Phosphor (berechnet als P205) enthält. Geringe Mengen an Eisen,
z. B. bis zu 30/0, können die Bildung der keramischen Bindung bei niederen Temperaturen
unterstützen, ohne die Feuerfestigkeit nachteilig zu beeinflussen. Es ist ferner
erwünscht, daß Ca0 und A120, jedes für sich den Betrag von 20/a im kalzinierten
Produkt nicht überschreiten. Beispiel 1 Feinteiliges, gefälltes, durch Umsetzung
von Seewasser mit kalziniertem Dolomit erhaltenes Magnesiumhydroxyd wurde eingedickt
und, um Verunreinigungen, insbesondere Calciumverbindungen zu entfernen, gewaschen.
Die Aufschlämmung aus Magnesiumhydroxyd und Wasser wurde auf eine Dichte eingestellt,
daß sie nach Zugabe von Siliciumdioxyd beweglich blieb und umgepumpt werden konnte.
Vorzugsweise wird der Feststoffgehalt der Aufschlämmung so eingestellt, daß sie
12 bis 17 Gewichtsprozent, berechnet als Magnesiumhydroxyd, enthält. Diese Aufschlämmung
wird durch eine geeignete Vorrichtung, die eine gute Vermischung gewährleistet,
heftig bewegt, und dann wird eine ausreichende Menge pulverisierte Diatomeenerde
zugemischt, so daß das kalzinierte Produkt 35 bis 45% SiO2 enthält. Die Vermischung
erfolgt in geeigneter Weise so, daß der Inhalt des Behälters mehrere Male während
des Mischvorganges umgewälzt wird.
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Nachdem eine einheitliche Mischung hergestellt worden ist, wird das
Gemisch filtriert; es ergibt sich ein Kuchen, der annähernd 50% Feststoffe (Magnesiumhydroxyd
-h Siliciumdioxyd) enthält. Der
Filterkuchen wird dann scharf getrocknet
bzw. kalziniert. Das Kalzinieren wird in einem Drehofen ausgeführt. Das kalzinierte
Material wird in einer Schlagmühle gemahlen, so daß 951% ein Sieb mit 5840 Maschen
je Quadratzentimeter passieren und dann gelinde bis auf eine Raumdichte von 0,972
bis 1,152 kg je Liter zusammengedrückt. Nach dem Kalzinieren und vor der Ingebrauchnahme
wird das Produkt in einer Kugelmühle gemahlen, bis praktisch das gesamte Material
ein Sieb von 5840 Maschen je Quadratzentimeter passiert.
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Es wurden ausgezeichnete Werte für die Raumdichte durch ein scharfes
Trocknen oder Kalzinieren der Mischung bei etwa 1100° C und während einer halben
Stunde erzielt.
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Das hergestellte Bindematerial wurde zum Formen von Ziegeln mit richtsauren
Körnern verwendet, wobei der Hauptbestandteil der feuerfesten Körner ein Chromit
oder ein feuerfestes Chromerz ist. Ein Chromit wurde zerkleinert und sortiert. 62,50
Gewichtsprozent des zerstoßenen Chromits werden in dem Ansatz verwendet. Dem Chromit
wurden 8,75 0/0 zerkleinerter Periklas zugefügt. Zu dieser Mischung wurde 2,2511/o
Magnesiumsulfat in 31% Wasser gegeben, und dann wurde das Ganze gründlich durchgemischt.
Darauf wurde unter Durchmischen 8% des Bindematerials, das wie oben beschrieben
hergestellt worden war, zugemischt, wobei eine Magnesiumhydroxyd-Aufschlämmung als
Ausgangsmaterial verwendet worden war, die aus Seewasser gewonnen war und 36 % Si02
enthielt (Raumdichte von 1 kg je Liter). Die Mischung wurde bei einem Druck von
700 kg/cm2 zu Ziegeln gepreßt, die getrocknet wurden.
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Nach dem Trocknen wurden diese Ziegel in Würfel mit 5 cm Seitenlänge
geschnitten und, nachdem sie vorher bei verschiedenen Temperaturen gebrannt worden
waren, einer Probe in bezug auf ihre Bruchfestigkeit unterworfen. Folgende Ergebnisse
wurden erhalten:
| Tabelle 1 |
| Brenntemperaturen Bruchfestigkeit |
| Nicht gebrannt 480 kg/cm2 |
| 400°C 370 kg/cm2 |
| 6000 C 240 kg/cm2 |
| 8000 C 230 kg/cm2 |
| 10000 C 210 kg/cm2 |
| 1200° C 260 kg/cm2 |
| 1500 0 C 400 kg/cm2 |
| 17000 C 430 kg/cm2 |
Selbst bei mittleren Brenntemperaturen, wo der Bindeeffekt allgemein der schwächste
ist, weil die chemische Bindung bereits zerstört und Bildung der keramischen noch
nicht vollkommen ist, bleibt die Festigkeit dieser Ziegel sehr hoch. Bei einer Absplitterungsprobe
wurden die Ziegel aus dem kalten Zustand bis zur Brenntemperatur von 1400° C erhitzt.
Hierzu waren 45 Minuten erforderlich. Dann wurden die Ziegel mit kalter Luft 15
Minuten lang angeblasen, dann wieder 15 Minuten auf Brenntemperatur erhitzt und
diese Behandlung zehnmal wiederholt, wobei ein durchschnittlicher Absplitterungsverlust
von 6,7% eintrat. Wenn diese Ziegel einen Druck von 1,75 kg/em2 ausgesetzt wurden,
konnten sie 1600° C übersteigende Temperaturen ertragen, ohne zu splittern.
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Beispiele 2 bis 7 Tabelle Il zeigt die Ergebnisse weiterer Ausführungsbeispiele
gemäß dem Verfahren der Erfindung. Sechs Ansätze (Beispiele 2 bis 7) für feuerfeste
Massen wurden hergestellt, bei denen ein körniges Periklasmaterial verwendet wurde,
das mit 2,5 Gewichtsteilen M9S04 - 7 H20, die in 3,5 % Wasser gelöst waren (berechnet
auf das Gesamtgewicht an trockenen Bestandteilen) und 10 Gewichtsteilen eines trockenen
Bindematerials vermischt wurde. Die Ansätze wurden jeweils wie folgt hergestellt:
Beim Beispiel2 wurden 1,25 Teile feinverteilter, aktiver (kaustischer) Magnesia
und 0,75 Teile Diatomeenerde mit Wasser zwecks Herstellung einer Aufschlämmung vermahlen.
Die Magnesia war durch Kalzinieren von Magnesiumhydroxyd (gewonnen aus Seewasser)
hergestellt worden. Die Vermahlung erfolgte in einer Kugelmühle.
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Beim Beispiel 3 wurden die gleichen Anteile feinverteilter, aktiver
Magnesia mit Diatomeenerde verwendet. Die Magnesia wurde durch Kalzinieren eines
natürlichen Magnesits von hoher Reinheit hergestellt. Das Kalzinationsprodukt enthielt
etwa 98% Mg0.
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Beim Beispiel 4 wurde die Aufschlämmung in gleicher Weise hergestellt,
ausgenommen. daß als Ausgangsprodukt für die Magnesia ein handelsüblicher Periklas
benutzt wurde. der ein Sieb von 5840 Maschen je Quadratzentimeter passierte.
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Beim Beispiel 5 wurde die Aufschlämmung durch gründliches Mischen
in einem Mischer hoher Mischkraft von 16,67 Gewichtsteilen eines dicken Schlammes
von feinteiligem Magnesiumcarbonat, mit 0,75 Gewichtsteilen Diatomeenerde und Wasser
erhalten. Das Magnesiumcarbonat wurde durch Carbonisieren von Seewasser gewonnen.
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Beim Beispiel 6 wurden entsprechend Beispiel 5 2,5 Gewichtsteile eines
Filterkuchens von feinverteiltem Magnesiumhydroxyd, 3,75 Gewichtsteile eines flockigen
Siliciumdioxydproduktes mit einer Maximalteilchengröße von 50 m#t und einer Raumdichte
von etwa 0,05 kg je Liter und Wasser zu einer Aufschlämmung vermischt. Das Magnesiumhydroxyd
wurde durch Behandeln von Seewasser mit kaM-niertem Dolomit gewonnen (Mg0-Gehalt
250/0).
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Beim Beispiel ? wurden 2,66 Gewichtsteile eines natürlichen Magnesits,
der im kalzinierten Zustand etwa 98% Mg0 enthielt und der 1,525 Gewichtsteile Mg0
äquivalent ist, mit 0,75 Gewichtsteilen Diatomeenerde verarbeitet.
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Bei jeder dieser Mischungen passierte die Diatomeenerde in allen Fällen
nahezu vollständig ein Sieb von 15400 Maschen je Quadratzentimeter. Die Gemische
werden getrocknet und in einem Ofen 1/z Stunde lang bei 1100° C kalziniert. Die
Schüttdichten, die bei dem kalzinierten Bindematerial nach dem Mahlen festgestellt
wurden, liegen zwischen 1,22 und 1,36 kg je Liter. Die kalzinierten Bindemittelmischungen
werden dann gemahlen, bis nahezu das gesamte Material ein Sieb von 5840 Maschen
je Quadratzentimeter passierte. Die Ansätze der Beispiele 2 bis 7 wurden zu Probestücken
bei Drücken von etwa 700 kg/cm2 gepreßt, getrocknet und bei verschiedenen Temperaturen
gebrannt. Dann wurden die Bruchfestigkeit der gebrannten Stücke entsprechend Tabelle
11 bestimmt:
| Tabelle 1I |
| Durchschnittliche Bruchfestigkeit der abgekühlten Substanz |
| Beispiel in kg/cm= |
| 1200 C 400° C 600° C I 800° C 1000° C 1200° C
I 1400° C |
| 1 |
| 2 556 520 |
| 340 197 239 415 478 |
| 3 478 595 330 190 204 344 433 |
| 4 499 434 313 161 176 337 457 |
| 5 636 623 394 260 260 380 436 |
| 6 788 570 457 346 295 464 513 |
| 7 573 594 436 218 190 387 429 |
Im Zwischengebiet sind die Fertigkeiten ebenfalls gut und in einigen Fällen sogar
ausgezeichnet. Die Bildung der keramischen oder Hochtemperaturbindung im unteren
Abschnitt des Hochtemperaturgebietes ist zufriedenstellend.
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Beispiel 8 Es wurde eine Ziegelmischung durch Vermischen von körnigem
Material und Bindemittel in der oben beschriebenen Weise hergestellt, aber unter
Verwendung eines Bindemittels, bestehend aus einer Mischung von Magnesiumhydroxydschlamm
und verflüchtigtem Siliciumdioxyd, einem Nebenprodukt der Ferrosiliciumherstellung.
Die Bindemittelmischung wurde entsprechend der Erfindung kalziniert. Die Ziegel
zeigen ein Minimum an Bruchfestigkeit in der Kälte, die durchschnittlich etwa 70
kg/cm2 beträgt. Dieser Wert ist höher als bei Verwendung von Magnesia als Bindemittel,
die durch Kalzinieren einer derartigen Aufschlämmung mit dem gleichartigen Siliciumdioxyd,
aber ohne Vorkalzination beider Substanzen erhalten wird. Es ergeben sich sehr gute
Fertigkeiten, wenn man einen flüssigen Kohlenwasserstoff an Stelle von Wasser benutzt.
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Außer der Anwendung zur Herstellung von feuerfesten, geformten Massen
ist das Bindematerial nach der Erfindung an sich auch. als Mörtel zum Verbinden
nichtsaurer, feuerfester Formstücke zu einer Apparatur geeignet. Während des Betriebes
einer derartigen Anlage wird unter dem Einlluß der Feuerungshitze ein keramisches
Bindemittel aus Forsterit gebildet, das, überaus feuerfest ist und das die einzelnen
Teile der Apparatur miteinander verbindet. Man kann auch einen geringen Anteil eines
löslichen Silikats zufügen, z. B. 2 bis 4 fl/o Natriumsilikat, um ein Schrumpfen
beim Brennen zu vermindern.
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In der Beschreibung und in den Ansprüchen beziehen sich alle Prozentangaben
auf Gewichtsprozente. In Übereinstimmung mit der üblichen Wiedergabe chemischer
Analysen feuerfester Stoffe sind die in einem Material vorhandenen Anteile der verschiedenen
chemischen Bestandteile so berechnet, als ob diese Bestandteile als einfache Oxyde
vorliegen.