DE555767C - Verfahren zur Herstellung von Silikasteinen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Silikasteinen Ein längst bekannter Übelstand bei der Verwendung von Silikasteinen zum Bau von Koksöfen, metallurgischen Ofen, Glasöfen u. dgl. ist ihre geringe Haltbarkeit infolge der im Betriebe auftretenden Volumenänderungen. Im einzelnen ist dies zurückzuführen auf ihren Gehalt an O_uarz und Cristobalit. Quarz erleidet bei einer Temperatur von 575° eine mit Längsänderung verbundene reversible Umwandlung von ß-Quarz in a-Quarz lind ferner bei einer Temperatur von über 12000 eine Umwandlung in Christobalit, wobei auch wieder eine starke, aber bleibende Volumenänderung eintritt. Cristobalit selbst wandelt sich -ferner bei einer Temperatur von etwa 230° von seiner ,-Modifikation in. seine a-Modifikation um und bei Rückgang der Temperatur wieder zurück, was mit einer außerordentlich starken sprunghaften Volumenänderung verbunden ist. Die Umwandlung von Cristobalit in Tridymit, die im allgemeinen nur schwer und bei hohen Temperaturen zu erreichen ist, vollzieht sich ohne Volumenänderung.
• .Mit Rücksicht auf diese Tatsachen ist man schon seit langem bestrebt, Silikasteine herzustellen, bei denen die vorerwähnten, mit Volumenänderungen sich vollziehenden Umwandlungen schon im keramischen Brennofen erfolgen, so daß das fertige, als Baustoff zu verwendende Erzeugnis möglichst raumbeständig ist. Es kommt also zunächst darauf an, den Ouarz möglichst vollständig in Christobalit umzuwandeln, so daß die gerade bei dieser Umwandlung auftretenden besonders starken Volumenänderungen im Industrieofen unterbleiben.- Es bleiben dann aber immer noch die reversiblen Umwandlungen zwischen den beiden :Modifikationen des Cristobalits. Auch diese können ausgeschaltet werden, wenn es gelingt, im keramischen Ofen auch schon die Umwandlung des Cristobalits in Tridvmit zu vollziehen. Die Herstellung von Tridymitsteinen war aber bisher nicht gelungen.
• Wohl war es schon bekannt, zur Förderung der Ouarzumwandlung in Cristobalit und Tridymit Katalysatoren zuzusetzen. Zu diesem Zweck wurden zu der schon an sich mit Kalk versetzten Silikarohmasse vielfach Stoffe, wie Eisenoxyd, Wolframsäure, Molybdänsäure, Phosphorsäure u. dgl., zugesetzt, welche die gewünschte Wirkung in kleinem Ausmaße erreichten. Auch hat man schon festgestellt, daß ein Zusatz von Alkali als Katalysator die .Umwandlung begünstigt. Die mit einem solchen Zusatz hergestellten Steine wiesen aber eine geringe Festigkeit auf.
• Versuche haben nun ergeben, daß eine überraschend günstige Wirkung dadurch erzielt wird, daß der mit Kalk versetzten Silikarohmasse gleichzeitig Alkali und ein anderes, nicht alkalisches Oxyd zugesetzt wird. Dabei ergibt sich eine dünnflüssige Schmelze, welche in die feinsten Poren und Risse eindringt und die Umwandlung in bisher unbekannter Weise herbeiführt.
• Dabei ist aber zu beachten, daß diese Wirkung des Alkalis nicht eintritt, wenn dieses an Tonerde gebunden ist, weil Tonerde die Schmelze dickflüssig machen würde. Daraus erklärt es sich, daß das in natürlichen Rohstoffen (Quarziten) vorhandene Alkali die Umwandlung des Quarzes wenig oder gar nicht fördert, da es in diesem Vorkommen stets an Tonerde gebunden ist. Es liegt also an dem Tonerdegehalt der natürlichen Quarzite, wenn sie trotz hohen Alkaligehaltes keine vollständige Umwandlung in Tridymit ergeben. Es muß also tonerdefreies Alkali zugesetzt werden, wie beispielsweise Soda oder Glaubersalz.
• Aus eben diesem Grunde darf andererseits als zweites nicht alkalisches Oxyd nicht etwa Tonerde verwendet werden und auch nicht ein anderes die Viskosität erhöhendes Oxyd, wie beispielsweise manche seltenen Erden. Als Zusatz empfiehlt sich als nicht alkalischer Katalysator der Wohlfeilheit wegen Magnesia oder Eisenoxyd, welches sich dann im keramischen Ofen in Eisenoxydul umsetzt.
• Bei Anwendung dieses Verfahrens wird es ermöglicht, die Umwandlung des Quarzes so weit zu vollziehen, daß der Silikastein ganz oder vorwiegend aus raumbeständigem Tridymit besteht. Die übrigen Silikasteine haben Tridymit meist nur als geringen Prozentsatz enthalten. Das angemeldete Verfahren ermöglicht es aber, ihn als eine zusammenhängende Masse herzustellen, welche Quarz und Cristobalit nur noch in geringer Menge enthält und als Tridymitstein gelten kann.
• Durch das Verfahren wird es auch möglich, eine vollständige Umwandlung des Quarzes zu erreichen, so daß der Tridymitstein Quarz überhaupt nicht mehr enthält und die für die Haltbarkeit des Erzeugnisses schädigenden späteren Umwandlungen des Quarzes im Industrieofen ganz fortfallen.
• Selbstverständlich kann der Umwandlungsprozeß auch so weit durchgeführt werden, daß der Tridy mitstein nur noch aus Tr idymit mit der glasigen Schmelzmasse besteht. Doch bedarf es nicht in allen Fällen einer derartig:. weitgehenden Umwandlung, da die Gegenwart von Cristobalit in geringer Menge im Tridymitstein nicht mehr schädlich ist.
• Selbstverständlich brauchen die nach diesem Verfahren verwendeten Katalysatoren nur insoweit zugesetzt zu werden, als sie nicht schon in der Rohmasse vorhanden sind. Ist beispielsweise Eisenoxyd oder Magnesia schon in der Rohmasse vorhanden, so bedarf es eines besonderen Zusatzes davon nicht.
• Wenn alle Quarzkörner bis in den Kern umgewandelt werden sollen, ist die Verwendung einer feinkörnigen Masse unerläßlich. Es ist deshalb zweckmäßig, in diesem Falle nur Korn von unter 2 mm Durchmesser zu verwenden. Etwa 30 bis 6o °/o der Rohmasse kann aus Quarzmehl bestehen. Ausführungsbeispiel Eine Silikarohmasse, welche aus 30 % Felsquarzit von 2 bis o,o6 mm, 3o °/o Felsquarzit von o,o6 bis o mm und 4o °/o Qarzmehl besteht, wird mit 2 % Sulfitlauge, 2 % Kalk, 1,5 % Natriumoxyd in Form von Soda und 1,5 % Eisenoxyd angemacht, getrocknet, verformt und 20 Stunden bei Segerkegel 15 bis 16 gebrannt.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: r. Verfahren zur Herstellung von Silikasteinen durch Formen und Brennen von Gemischen aus kalkhaltigen Silikamassen und Mineralisatoren, wie Alkaliverbindungen, Magnesiumoxyd, Eisenoxyd o. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß den Silikamassen neben etwa 2 °l, Kalk tonerdefreie Alkaliverbindungen und Oxyde, wie Eisenoxyd, Magnesia u. d-1., oder diese Verbindungen enthaltende Stoffe zugesetzt werden.
2. 2. Silikastein nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß er in der Hauptsache aus Tridymit besteht und nicht umgewandelten Quarz überhaupt nicht und Cristobalit nicht oder nur in mäßigen Mengen enthält.