DE579960C

DE579960C - Verfahren zur Umwandlung von Quarz

Info

Publication number: DE579960C
Application number: DEK122845D
Authority: DE
Original assignee: KLINKER U STEINZEUGWERKE MERTE
Current assignee: KLINKER U STEINZEUGWERKE MERTE
Priority date: 1931-11-05
Filing date: 1931-11-05
Publication date: 1933-07-03

Description

Verfahren zur Umwandlung von.Quarz Zur Herstellung von Silika- und Dinassteinen sucht man aus wirtschaftlichen Gründen der Masse einen möglichst hohen Anteil von rohem oder gemahlenem Quarzsand zu geben.
Die Höhe des Zusatzes ist begrenzt, weil der Ouarzsand ein kristallinisches Gefüge hat und sich im Feuer ausdehnt. Das Gefüge der Steine wird dadurch locker. Das Wachsen des Sandes kann sich noch nach mehreren Bränden (6 bis 1o) zeigen. Der Quarzsand muß also vorher calciniert werden, wenn man einen größeren Anteil, mehr als 25 % , der Silikamasse zusetzen will. Der Quarzsand wird unter Zusatz von Mineralisatoren bei hoher Temperatur geglüht. Nach einem älteren Vorschlage der Erfinderin wird als Katalysator (Mineralisator) metallisches Eisen verwendet.
Nach vorliegender Erfindung können auch eine Reihe anderer Metalle und Legierungen als Katalysatoren verwendet werden. Dabei scheiden die unedlen Metalle: Aluminium, Calcium, Magnesium und Alkalimetalle aus. Bei Durchführung unseres Verfahrens müssen die Metalle bis zu hohen Temperaturen mit billigen einfachen Mitteln vor Oxydation geschützt werden können, und das ist bei dem heutigen Stande der Technik bei den Alkali-und Erdalkalimetallen ganz unmöglich oder viel zu teuer. Dann bilden die Oxyde der Alkali- und Erdalkalimetalle mit der Kieselsäure sehr stabile Silikate, die auch bei hohen Temperaturen sehr beständig sind. Eine Ausnahme machen Lithium- und Natriumsilikat, doch diese Metalle können als Mineralisatoren wegen der starken Oxydierbarkeit nicht in Frage kommen. Die guten Mineralisatoren sind solche Metalle und Metallsilizide, deren Oxyde etwas saueren Charakter haben, deren Silikate sich sehr leicht bilden, aber auch sehr leicht wieder zerfallen, zumal bei der Temperatur von etwa 1300°. Als Beispiele seien genannt: Kobalt, Antimon, Kupfer, Zinn, Mangan, Ferrochrom; Ferromangan, Ferrosilizium. Ein vorzüglicher Mineralisator ist Ferrosilzium in allen Konzentrationen. Das Ferrosilizium wird in körnigem Zustande- (die Körner dürfen praktisch bis 5 mm groß sein) dem Sande zugemischt.. Das Silizium verbrennt zu amorpher Kieselsäure; das Eisen hingegen wird nur bis zu Eisenoxydul oxydiert, und dieses bildet dann »in statu nascendi« mit dem Sand ein Silikat. Das Silikat löst sich in der überschüssigen Kieselsäure auf. Die Vorgänge verlaufen, ohne daß es zu einer Schmelzung zu kommen braucht. Man kann dem Sand schon eine Menge des Mineralisators, also Ferrosilizium, zusetzen, ohne daß das Endprodukt wesentlich durch fremde Oxyde verunreinigt und im Schmelzpunkt herabgesetzt wird, denn der größte Teil des Mineralisators wird zu reiner Kieselsäure oxydiert.
Das Ferrömangän wirkt in gleicher Weise als Mineralisator, nur erhält man als Oxydationsprodttkt Mangan- und Eisensilikate. Der Schmelzpunkt des Endproduktes ist natürlich niedriger als bei Zusatz gleichwertiger Mengen Ferrosilizium.
Ferrochrom-als Zusatz gibt noch ein anderes Bild. Hier bildet sich ein Doppelsilikat Eisenchromsilikat. Das Chromsilikat bzw. Chromoxyd hat einen sehr hohen Schmelzpunkt, und der Schmelzpunkt der Mischung liegt zwischen den Schmelzpunkten beider Oxyde, i 99o bis i 75o', aber über den Schmelzpunkten der Kieselsäure.
Bei den anderen Ferroverbindungen, Ferromangan, Ferrozirkon usw., liegen gleichartige Wirkungen vor, und man ist in der Lage, Hochschmelzbare, aber billige Kieselsäurever-Bindungen herzustellen.
Aber auch die reinen Metalle lassen sich als Mineralisatoren benutzen, sogar ein reines Chrommetall ist als Katalysator wirksam. Die Metalle sind um so wirksamer als Katalysatoren, je leichter ihre -Oxyde- mit Kieselsäure Silikate bilden. Beispielsweise aus einem Gemisch von gemahlenem- Sand und Bleispänen (in Graupengröße) zu festen Körpern gepreßt, wird beim Erhitzen kein Blei ausgeschmolzen, sondern das Blei wird bei heller Rotglut zu Bleioxyd oxydiert und dabei »in statu nascendi« zu Bleisilikat umgebildet. Bei Kupfer findet der Vorgang bei etwas höherer Temperatur statt, doch Kupfer gestattet schon die Anwendung sehr grober Kupferteilchen bis 5 mm.
Die so erhaltenen Mischungen aus Kieselsäure und Silikaten können, wenn sie hochschmelzbar sind, wie Chromwolfram- und Zirkoneisensilikat, zur Herstellung von feuerfesten und hochfeuerfesten Erzeugnissen dienen.
Alle Mischungen, die farbig sind, wie Eisen-, Chrom-, Nickel-, Kupfer-, Zinn-, Antimonsilikat mit Kieselsäure, finden als Mineralfarben in der Keramik, Glas- und Emailleindustrie Verwendung.
Zur Herstellung der Mischungen aus Silikaten mit Kieselsäure wird das Metall oder die Metallegierungen grob zerkleinert, so daß nach Möglichkeit wenig oder gar kein Pulver unter o,5 mm anfällt. Das körnige Metall wird mit Sand gemischt und zu Formlingen gepreßt oder in Kapseln eingestampft. Je nach dem Wert der Erzeugnisse verwendet man gemahlenen oder gewaschenen Sand oder Rohsand bis Klebsand. Die Mischungen werden im schwach reduzierenden Feuer bis Segerkegel 9 bis io gebrannt. Wesentlich sind die schwach reduzierenden Ofengase. Die Metalle sollen möglichst vor Erreichung der Silikatsbildungstemperatur vor Oxydation geschützt werden, oder es sollen sich nur die Oxydule bilden können. Es ist gleichgültig, ob in den Feuergasen Wasserstoff oder Kohlenstoff oder Kohlenwasserstoff enthalten ist. Ein weiterer Schutz gegen die Oxydation ist die grobe Zerkleinerung der Metalle. Bei Verwendung feinster Pulver wird stark reduzierendes Feuer benötigt. Die günstigsten Bedingungen für die Silikatbildung treten ein, wenn die Oxydation der Metalle bei der Temperatur der Silikatbildung vor sich geht. Während der Oxydation der Metalle zu Oxydul ist die günstigste Zeit der Silikatbildung und ferner der Wirkung als Mineralisator.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Umwandlung von Ouarz in Kieselsäuremodifikationen von niedrigerem spezifischen Gewicht, wie Tridymit, durch Erhitzen in Gegenwart von metallischen Stoffen, dadurch-gekennzeichnet, daß als metallische Stoffe die Metalle Cu, Sn, Sb, Pb, Cr, Mn, Ni, Co, ihre Legierungen oder Silizide verwendet werden und die Gemische in schwach reduzierender Atmosphäre bei Segerkegel 9 bis io gebrannt werden.-z. Verwendung der Erzeugnisse nach Anspruch i, soweit sie farbig sind, als Zusatz zu keramischen Farben und Glasuren.