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Verfahren zur Herstellung eines gebrannten Feuerleichtsteines Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Feuerleichtsteinen
sowie das nach diesem Verfahren hergestellte Produkt.
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Feuerfeste poröse Erzeugnisse, im folgenden als Feuerleichtsteine
bezeichnet, können auf verschiedene Weise hergestellt werden. Man kann entweder
die aus mehr oder weniger feingemahlenen, gebrannten oder ungebrannten Stoffen,
wie z. B. Ton, Kaolin, Schamotte, Sillimanit, Tonerde, Magnesia, Silika, Siliciumcarbid,
Zirkonverbindungen und anderen feuerfesten Oxyden und Verbindungen, bestehende Ausgangsmasse
mit Beimengungen von organischen Substanzen, wie Holz, Kork, Kohle, Koks, Torf,
Stroh u. dgl., versehen und diese Zusatzstoffe dann beim nachfolgenden Brennen der
geformten Masse ausbrennen. Man kann ferner dem Ansatz aus den organischen Massen
chemische Stoffe zusetzen, die entweder Gase abgeben oder solche durch chemische
Reaktionen erzeugen, wie beispielsweise Wasserstoffsuperoxyd, Alkali- oder Erdalkalikarbonate,
Aluminiumpulver u. dgl.
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Schließlich kann man auch durch intensives Rühren Luft rein mechanisch
unter die Ansatzmasse bringen, wobei durch Schaummittel, wie Seifen, Eiweißverbindungen,
Fettalkoholsulfonaten u. dgl., eine intensive Schäumung bewirkt wird.
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Das Hauptproblem bei der zuletzt genannten Methode, nämlich der künstlichen
Schäumung unter Verwendung eines Schaummittels, ist die Stabilisierung des Schaumes
sowie das rissefreie Trocknen der ausgeformten Steine.
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Man hat schon vorgeschlagen, der zu schäumenden Masse Tonerdezement
zuzusetzen, um die vorstehend erwähnten Schwierigkeiten zu beheben. In der Tat bewirkt
ein gewisser Zusatz von Tonerdezement eine Stabilisierung des Schaumes, jedoch zeigt
sich, daß der Schaum in den meisten Fällen mehr als 10 Stunden, häufig sogar mehr
als 15 Stunden benötigt, um eine solche Festigkeit zu erreichen, daß man die geformten
Körper aus der Form nehmen und zum Trocknen aufstapeln kann.
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Es ist auch bekannt, Leichtbaustoffe aus Zement-Sand-Gemischen oder
aus Gips (Porenbeton, Porengips) in der Form herzustellen, daß man die wasserhaltige
Ausgangsmischung unter Verwendung eines organischen Schaummittels porig macht und
die gebildeten Poren durch Zusatz von Aluminaten oder Zinkaten vergrößert, wobei
die Versteifung des geschäumten Ansatzes durch die hydraulische Abbindung des Zement-
bzw. Gipsanteils bewirkt wird.
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Die vorliegende Erfindung hat feuerfeste Leichtkörper zum Gegenstand,
die durch einen Brennprozeß ihre endgültige mechanische Festigkeit erhalten haben.
Die Erfindung geht von einem wasserhaltigen Ansatz aus, der feinkörnige feuerfeste
Stoffe, ein übliches geeignetes Bindemittel sowie ein organisches Schaummittel enthält,
aber praktisch frei ist von hydraulisch abbindenden Zusätzen, wie Zement oder Gips.
Gemäß der Erfindung wird dem Ansatz während des ScWäumens in an sich bekannter Weise
Alkali- oder Erd.-alkalialuminat in gelöster oder suspendierter Form als Ansteifungsmittel
in einer Menge bis etwa 5 Gewichtsprozent, bezogen auf die gesamte Trockenmasse,
zugesetzt und die hinreichend geschäumte Masse verformt, anschließend außerhalb
der Form in einer vergleichsweise kurzen Zeit von 10 bis 12 Stunden getrocknet und
dann gebrannt.
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Der gemäß der Erfindung hergestellte Schaum läßt sich in den meisten
Fällen bereits nach 2 bis 3 Stunden als Formkörper aus der Form herausnehmen, ohne
daß eine nennenswerte Deformierung dabei eintritt. Die Formkörper lassen sich sogar
in Lagen von vier oder fünf Reihen unmittelbar nach dem Herausnehmen aus der Form
zum. Trocknen aufeinanderstapeln. Das Trocknen selbst erfolgt innerhalb eines Zeitraumes
von 10 bis 12 Stunden sehr gleichmäßig und ohne Rißbildung, so daß bei dem nachfolgenden
Brennen nur ein sehr geringer Ausschuß an deformierten oder rissigen Steinen vorhanden
ist.
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Der Zusatz von Alkali- bzw. Erdalkalialuminat hat gegenüber dem Zusatz
von Zementen außerdem den Vorteil, daß durch den Aluminatzusatz keine Eisen-und
Phosphorverbindungen in den Ansatz hineingebracht werden. Dies ist wichtig, wenn
z. B. der Feuerleichtstein als Träger für elektrische Heizdrähte verwendet werden
soll.
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Die Alkali- bzw. Erdalkalialuminate können, soweit sie wasserIöslich
sind, in Form einer konzentrierten wäßrigen Lösung dem Ansatz während des Schäumens
zugesetzt
werden. Soweit sie wasserunlöslich oder zumindest schwer löslich sind, kann man
die Aluminate, insbesondere Calciumaluminat, auch in Form einer wäßrigen Suspension
dem Ansatz beifügen.
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Das Raumgewicht des aus der Schaummasse schließlich hergestellten
fertigen Steines richtet sich natürlich nach dem Ausmaß des Schäumens. Man kann
durch die Menge an Schaummittel sowie die Rührzeit die Schaumbildung und damit das
Raumgewicht des späteren Steines innerhalb verhältnismäßig weiter Grenzen verändern.
Die Temperatur, bei der der fertige Feuerleichtstein verwendet werden kann, richtet
sich in erster Linie nach der Feuerfestigkeit der in dein Ansatz enthaltenen Stoffe.
Durch eine geeignete Wahl dieser Stoffe bzw. durch Mischung von verschiedenen Stoffen
läßt sich der Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Feuerleichtsteine ebenfalls
in weiten Grenzen verändern.
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Beispiel 30 Gewichtsteile eines Gemisches aus gleichen Teilen Westerwälder
Ton und saurem Ton anderer Herkunft, beide Tone fein gemahlen, werden mit 60 Gewichtsteilen
Wasser bei einer Temperatur von 20°C zu einem Schlicker verrührt. Anschließend wird
der Schlicker mit 2 Gewichtsteilen eines handelsüblichen Fettalkoholsulfonats versetzt
und 2 bis 3 Minuten intensiv gerührt (Propellerrührei mit 1450 Umdr./min), wobei
sich ein gewisser Schaum bildet. Dann werden unter Fortsetzung des Rührens 65 Gewichtsteile
Schamotte 0 bis 0,5 mm in die vorgeschäumte Masse eingebracht und weitere 10 bis
12 Minuten gerührt. Etwa 3 Minuten vor Beendigung des Rührens werden 5 Gewichtsteile
Natriumaluminat NaA102 in Form einer konzentrierten wäßrigen Lösung dem Ansatz zugesetzt
und so lange gerührt, bis das Volumen des Schaumes dem erstrebten Raumgewicht der
aus der geschäumten Masse herzustellenden Steine entspricht. Der Schaum wird in
Blechformen gefüllt, die innen mit einem das Ankleben verhindernden Mittel gestrichen
sind. Nach 2 Stunden bereits kann man die Steine aus der Form nehmen und zum Trocknen
aufeinanderstapeln, ohne daß eine nennenswerte Verformung eintritt. Nach weiteren
10 bis 12 Stunden Trocknung werden die Steine bei einer dem Verwendungszweck angepaßten
Temperatur gebrannt. Die Trocken- und Brennschwindung betragen zusammen etwa 27%.
Die Steine haben ein Raumgewicht, je nach dem Grad der Schäumung, von beispielsweise
0,51 bis 0,54 g/cms. Die Kaltdruckfestigkeit liegt zwischen 26 und 40 kg/cm2. Die
Anwendungstemperatur der gebrannten Steine richtet sich nach den benutzten Rohstoffen
und kann bis zu 1400° C betragen.