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Verfahren zur Herstellung hochfeuerfester Produkte Es ist bekannt,
daß Magnesiumorthosilikat, welches in der Natur als Forsterit vorkommt, einen sehr
hohen Schmelzpunkt besitzt. Das natürliche Vorkommen von Forsterit ist aber ein
so geringes, daß an die Verwendung dieses Minerals für die Herstellung hochfeuerfester
Erzeugnisse nicht gedacht werden kann.
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Man hat infolgedessen versucht, Magnesiumorthosilikat aus natürlich
vorkommendem Magnesiumhydrosilikat herzustellen.
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In der Patentschrift 417 36o (Dr. J a k o b) wird z. B. die Möglichkeit
der Herstellung von Magnesiumorthosilikat aus Serpentin und Magnesia im Schmelzfluß
erörtert und mit der Begründung verworfen, daß Serpentin erst bei relativ hohen
Temperaturen in. den schmelzflüssigen Zustand übergeht, während Magnesia sich bereits
bei niedrigeren Temperaturen verflüchtige. Um diese Schwierigkeiten zu umgehen,
wird in Patentschrift 417 36o ein Umweg vorgeschlagen, darin bestehend, daß Serpentin
zunächst mit Quarzsand und Magnesiumsulfat zusammengeschmolzen wird, wobei durch
fortwährendes Verdampfen von S03 bzw. S02 der Schmelzpunkt allmählich bis zum Schmelzpunkt
des Magnesiumorthosilikats ansteigen soll. Alsdann soll in die Magnesiumorthosilikatschmelze
ein Gemisch äquivalenter Mengen von Serpentin und Magnesiumsulfat eingetragen werden.
Auch dieses Verfahren ist mit technisch wirtschaftlichem Erfolg nicht durchführbar,
da der bei sehr hohen Temperaturen sich abspielende Schmelzprozeß zu rascher Zerstörung
des Ofenmaterials, führt und der Vorgang unter Entwicklung von Schwefeldioxyd und
Schwefeltrioxyd verläuft, deren Unschädlichmachung bzw. Verwertung nur mit großen
Schwierigkeiten und Kosten möglich ist. Auch dürfte es kaum möglich sein, aus geschmolzenem
Magnesiumorthosilikat feuerfeste Steine u. dgl. direkt zu gießen, da, abgesehen
von der Schwierigkeit der Beschaffenheit genügend widerstandsfähiger Formen, beim
Erstarren der Schmelze die Bildung von Pissen und Sprüngen kaum vermeidbar ist.
Man müßte infolgedessen das erschmolzene Material zerkleinern, wieder verformen
und nochmals brennen.
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Nach vorliegender Erfindung werden alle diese Schwierigkeiten dadurch
behoben, daß die Überführung des Magnesiumhydrosihkats mittels magnesiumreicher
Stoffe, wie Magnesiumoxyd, Magnesit u. dgl., in Magnesiumorthosilikat unter Vermeidung
der Überführung in schmelzflüssigen Zustand erfolgt.
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In Ausübung der Erfindung kann man z. B. derart verfahren, daß man
ein pulveriges Gemisch
von Talk (Speckstein) und Magnesiumoxyd,
Magnesit o. dgl. in ungeformtem oder geformtem Zustand auf hohe Temperaturen, z.
B. solche von xooo bis 1500', vorzugsweise solche von 130o bis 145o °, erhitzt unddenBrennprozeß
unter diesen Bedingungen so lange fortführt, bis das Magnesiumorthosilikat in gewünschtem
Ausmaß sich gebildet hat. Die Mischungen werden zweckmäßig so zusammengesetzt, daß
das Mengenverhältnis von Kieselsäure (Siliciumdioxyd) und Oxyden aus zweiwertigen
Metallen, insbesondere Magnesiumoxyd, nicht unter 2 Molekülen Metalloxyde auf i
Molekül Siliciumdioxyd liegt und andererseits ein. Überschuß von freiem Magnesiumoxyd
in, dem gebrannten Produkt nicht so groß ist, daß das Erzeugnis sich in der Zusammensetzung
reinen Magnesiasteinen nähert. Das Magnesiumoxyd kann hierbei zu einem gewissen
Teil durch Eisenoxydul ersetzt werden. Zur Durchführung des Verfahrens kann man
sowohl reine als auch unreine Ausgangsstoffe verwenden. Man kann billige Naturprodukte,
z. B. rohen oder gebrannten Magnesit, verarbeiten. Mit Vorteil verwendet man kaustisch
gebrannten (nicht totgebranuten) Magnesit, da hierdurch die Formbarkeit und Bindefähigkeit
verbessert wird. Man kann den Mischungen auch noch in der Keramik übliche Bindemittel,
wie z. B. Melasse, Sulfitcelluloseablauge u. dgl., zusetzen. Beispiele x. 6o kg
kaustisch gebrannter Magnesit und 40 kg Talkum (Specksteinmehl) werden in eine pulverige
Mischung übergeführt, gegebenenfalls derart, daß das Mischgut fein gemahlen wird.
Die Mischung kann als Stampfmasse, Gußmasse, Spritzmasse, Färbemasse, Mörtel o.
dgl. Verwendung finden. Durch Zusatz von Wasser und gegebenenfalls noch Bindemitteln,
z. B. Syrup, kann die Masse kaustisch gemacht und gegossen oder geformt werden.
Durch Brennen z. B. auf Temperaturen zwischen x2oo und 145o ° kann die Magnesiumorthosilikatbildung
erreicht werden. Die Temperaturhöhe und die Brenndauer richten sich nach dem erstrebten
Zweck. Man kann z. B. so lange brennen, bis die Magnesiumorthosilikatbildung vollendet
oder nahezu vollendet ist. In gegebenen Fällen kann man sich auch mit einem schwächeren
oder kürzeren Brennen begnügen, z. B. dann, wenn die Erzeugnisse bei der späteren
Verwendung Temperaturen ausgesetzt werden, bei welchen die Magnesiumorthosilikatbildung
fortschreitet.
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2. 3o Gewichtsteile Specksteinmebl werden mit 7o Gewichtsteilen Magnesiumcarbonat
gemischt und der Behandlung nach Beispiel x unterworfen.
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3. Ein Gemisch von Stoffen nach. Beispiel x wird bei einer Temperatur
zwischen x3oo und 145o ° während 48 Stunden gebrannt. Nach einer Ausführungsform
der Erfcndung werden den Ausgangsstoffen bzw. den daraus hergestellten Mischungen
noch Magerungsmittel oder Füllstoffe einverleibt. Als solche kommen in erster Linie
Magnesiumorthosilikat oder magnesiumorthosilikatreiche Stoffe, z. B. Abfälle aus
früheren Brennprozessen, in Betracht. Mit besonderem Vorteil verwendet man magnesiumorthosilikatreiche
Naturprodukte, wie Olivin, welche außer Magnesiumorthosilikat stets noch wechselnde
Mengen von Eisen, vorzugsweise in Form von Eisenorthosilikat, enthalten. Die Zuschläge
können in gewünschten Korngrößen zur Anwendung gebracht werden. Die Mengenverhältnisse
der magnesiumorthosilikatbildenden Bestandteile und der Füllstoffe können innerhalb
weiter Grenzen schwanken. Man kann z. B. den Mischungen von Talk und Magnesiumoxyd
oder magnesiumoxydbildenden Stoffen 2o bis 5o Gewichtsprozent an Olivin u. dgl.
einverleiben. Die Mengenverhältnisse können z. B. so gewählt werden, daß das beim
Brennprozeß gebildete Magnesiumorthosilikat die Zwischenräume zwischen den Olivinkörnern
ausfüllt. Man kann auch so arbeiten, daß man mehr als 5o 0/a, z. B. 5o bis 8o °/o,
vorzugsweise 65 bis 75 Teile an fertigem Magnesiumorthosilikat oder an magnesiumorthosilikatreichen
Naturprodukten, (Olivin) anwendet und die Magnesiumorthosilikatteilchen bzw. Olivinteilchen
durch das beim Brennprozeß gebildete Magnesiumorthosilikat miteinander verkittet.
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Die Erfindung gestattet die Herstellung keramischer Massen und Produkte,
welche 5 Temperaturen ertragen können, die wesentlich höher sind als 160o °. Das
Verfahren kann z. B. derart ausgeübt werden, daß man die erfindungsgemäß zusammengesetztenMischungenals
Mörtel, Kitte, Gußmassen, Stampfmassen u. dgl. verwendet und das Brennen an der
Verwendungsstelle vornimmt. Ebenso kann man Formkörper, z. B. Steine, Platten, Tiegel
u. dgl., erzeugen und diese durch Brennprozesse verfestigen. Das Brennen kann dabei
auch stufenweise durchgeführt werden, z. B. derart, daß man die Formkörper am Herstellungsort
einem Vorbrennprozeß, gegebenenfalls bei niedrigeren Temperaturen, unterwirft und
sie an der Verwendungsstelle gegebenenfalls nach erfolgtem Zusammenbau fertig brennt.
Zum Zusammenbau verwendet man zweckmäßig erfindungsgemäß zusammengesetzte Mörtel
oder Kitte, welche bei Erhitzung ebenfalls in Magnesiumorthosilikat übergehen.
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Die Produkte eignen sich für chemische, metallurgischeundelektrometallurgischeZwecke.
Sie besitzen u. a. den Vorzug, daß sie auch bei hohen Temperaturen eine beträchtliche
Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Beeinflussungen (Druck) besitzen und daß
sie gegen manche chemischen Einflüsse, z. B. gegen die
Einwirkung
alkalischer Schmelzen, große Widerstandsfähigkeit aufweisen. Die erfindungsgemäß
hergestellten Produkte vermögen u. a. beträchtliche Mengen von. Eisensauerstoffverbindungen
aus Schmelzchargen, z. B. Schlacken, aufzunehmen, ohne daß die Feuerfestigkeit in
einem Grade vermindert wird, wie dies z. B. bei Schamottesteinen der Fall ist.