DE604917C

DE604917C - Process for the manufacture of silica stones

Info

Publication number: DE604917C
Application number: DEP64225D
Authority: DE
Original assignee: BORIS J PINES
Current assignee: BORIS J PINES
Priority date: 1930-11-04
Filing date: 1931-11-11
Publication date: 1934-10-31

Description

Verfahren zur Herstellung von Silikasteinen Bei den bekannten Verfahren zur Herstellung von Silikasteinen trifft man keine Maßnahmen zur Richtungsbeherrschung der Umwandlungen im Quarz beim Brennen. Infolgedessen ist die Güte der erzeugten Silikasteine vollkommen von der Struktur des Ausgangsstoffes abhängig, wodurch die Herstellung von hochwertigem Silikastein aus gewissen Gruppen Rohstoff von günstiger chemischer Zusammensetzung manchmal vollständig unmöglich ist. Insbesondere bestehen große Schwierigkeiten bei der Herstellung von Silikasteinen aus den sogenannten kristallischen Quarziten, während beispielsweise die Herstellung aus einem Material wie Quarzsand von beliebiger cheinischer Zusammensetzung bis jetzt ganz unmöglich war.Process for the production of silica stones In the known processes for the production of silica stones no measures are taken to control the direction the transformations in the quartz during firing. As a result, the goodness of the produced Silica stones completely dependent on the structure of the starting material, which means that the Production of high quality silica stone from certain groups of raw material from cheaper chemical composition is sometimes completely impossible. In particular, exist great difficulties in the manufacture of silica stones from the so-called crystalline quartzites while, for example, the manufacture of one material like quartz sand of any Chinese composition up to now quite impossible was.

Das der Erzeugung von hochwertigen Silikastein mit der nötigen kristallischen Struktur mit guter Kristallbildung aus Quarzitrohstoff beliebiger Strukturentgegenstehende Haupthindernis besteht in der Unbestimmtheit der Umwandlungsrichtungen im Quarz beim Brennen.The production of high quality silica stone with the necessary crystalline Structure with good crystal formation from quartz raw material opposing any structure The main obstacle is the indeterminacy of the directions of transformation in quartz when burning.

Das theoretische Zustandsdiagramm Si02 (Diagramm F e i n e r) wird beim Brennen der Quarzite der Silikasteine niemals erfüllt, da die Schnelligkeit der Umwandlungen bei kritischen Temperaturen äußerst gering ist. Von i3oo bis 1q.00° C an beginnt das dem Zustandsdiagramm entsprechende Verhalten des Quarzitrohstoffes. Bei derartigen Temperaturen gehen jedoch die kristallischen Quarzmassen in den Amorphzustand über. Darum erfolgen gewöhnlich sämtliche Umwandlungen im Silikastein durch die Zwischenamorphisation, und als Regel bleiben im fertigen Produkt 50 0;o der Amorphphase zurück, was den Eigenschaften desselben äußerst abträglich ist, wie die nachstehende Zusammenstellung zeigt i. Ein Silikastein mit großen Stoffmengen in der Amorphphase reißt sehr leicht, und zwar infolge des Unterschiedes in den Ausdehnungskoeffizienten des Quarzglases (0,5# 1o-6) und der kristallischen Modifikationen des Quarzes (o,5 bis 1,2 # io- 5).The theoretical state diagram Si02 (diagram F e i n e r) becomes when firing the quartzites the silica stones never met because the rapidity the conversions at critical temperatures is extremely low. From i3oo to 1q.00 ° C an begins the behavior of the quartz nitrogen corresponding to the state diagram. At such temperatures, however, the crystalline quartz masses change to the amorphous state above. That is why all the transformations in the silica stone usually take place through the Between amorphization, and as a rule, 50 0; o of the amorphous phase remain in the finished product back, which is extremely detrimental to its properties, such as the following Compilation shows i. A silica stone with large amounts of substance in the amorphous phase tears very easily due to the difference in expansion coefficients of quartz glass (0.5 # 1o-6) and the crystalline modifications of quartz (o, 5 up to 1.2 # io- 5).

2. Dank dem Vorhandensein der Amorphphase (Glas) erhält der Silikastein seine niedrigere Erweichungstempieratur als die Schmelztemperatur.2. Thanks to the presence of the amorphous phase (glass), the silica stone is preserved its softening temperature lower than the melting temperature.

3. Das Vorhandensein des Glases vermindert bedeutend die Festigkeit des Silikasteines gegen Schlackenzerfressung, da das Glas viel leichter als die Kristalle chemisch mit den Schlacken reagiert.3. The presence of the glass significantly reduces the strength of the silica stone against slag erosion, since the glass is much lighter than that Crystals chemically reacts with the slag.

Es hat sich nun erwiesen, daß die Unbestimmtheit im Verhalten des Quarzitrohstoffes beim Brennen (was von der ungenügenden Schnelligkeit der Bildung der Kristallisationszentren abhängig ist) durch künstliche Einführung von genügenden Mengen von Kristallisationszentren in die Masse beseitigt wird.It has now been shown that the indeterminacy in the behavior of the Quartz raw material when burning (what about the insufficient speed the formation of the crystallization centers is dependent) by artificial introduction is eliminated by sufficient amounts of crystallization centers in the mass.

Es wurde bereits vorgeschlagen, solche Kristallisationszentren durch die Einführung von kristallhaltigen Beimengungen, wie z. B. gebrannten Silikasteinen, in die Masse zu bilden. Dabei wurde jedoch nicht dafür gesorgt, daß die Kristalle ohne Glasphase eingeführt und in der Masse richtig verteilt werden.It has already been suggested to carry out such crystallization centers the introduction of crystal-containing additions, such as. B. baked silica stones, to form into the crowd. However, it was not ensured that the crystals introduced without a glass phase and properly distributed in the mass.

Gemäß vorliegender Erfindung gelingt es aber in hohem Maße, wenn auch nicht ganz, die Unbestimmtheit im Verhalten des Rohstoffes mit dem Zustandsdiagramm in Übereinstimmung zu bringen, wodurch die Möglichkeit entsteht, Tridymit und Kristobalit ohne Zwischenamorphisation aus dem Quarz zu lerhalten.According to the present invention, however, it succeeds to a high degree, even if not quite, the uncertainty in the behavior of the raw material with the state diagram to match, creating the possibility of tridymite and crystallite without intermediate amorphization from the quartz.

Erfindungsgemäß wird als Kristallisationskeime ein Gemenge zugesetzt, welches aus von glasigen Bestandteilen im wesentlichen freien Kristobalit- und Tridymitkristallen besteht.According to the invention, a mixture is added as crystallization nuclei, which consists of crystals of crystalline and tridymite, which are essentially free of vitreous components consists.

Indem man die verhältnismäßige Menge des keimeinführenden Tridymits und Kristobalits und entsprechend auch die Brenntemperaturen regelt, kann man auf diese Weise im Silikastein die gewünschte Struktur erhalten, d. h. also eine quantitative Regelung der Umwandlung :erzielen. Es wurde durch Versuche bewiesen, daß bei genügender Menge von durch Keimeinführung geschaffenen Kristallisationszentren '(verschiedene Zentren für verschiedenen Rohstoff), wenn die Wirkungssphären eines jeden einzelnen Zentrums nicht getrennt sind, im Silikastein eine genügende Kristallbildung stattfindet, ungeachtet des Fehlens der zwischenamorphen (glasähnlichen) Phase. .By taking the proportionate amount of the germinating tridymite and Kristobalits and regulates the firing temperatures accordingly in this way the desired structure is obtained in the silica stone, d. H. thus a quantitative one Regulation of conversion: achieve. Experiments have shown that with sufficient Set of centers of crystallization created by nucleation (various Centers for different raw material) when the spheres of action of each individual Center are not separated, sufficient crystal formation takes place in the silica stone, regardless of the lack of the inter-amorphous (glass-like) phase. .

Bei den Versuchen wurde als keimeinführendes Material die graue,oder schwarze Zone von Silikasteinen verwendet, welche :eine Brennperiode in dem Gewölbe des Siemens-Martin-Ofens gestanden hatten. Es ist bekannt, daß die graue Zone der Struktur nach rein. kristobalitartig ist und die schwarze .Zone tridymitartig mit unbedeutender Beimischung von amorphem Si02.The gray, or black zone of silica stones used, which: a burning period in the vault of the Siemens-Martin furnace. It is known that the gray zone of the Structure after pure. is kristobalit-like and the black .zone tridymit-like with insignificant admixture of amorphous Si02.

Diese grauen und schwarzen Zonen werden von der sogenannten braunen Zone der Silikasteine sorgfältig abgeschieden, in dem für das Endprodukt erforderlichen Verhältnis der Masse beigegeben und mit derselben bis zur möglichst gleichmäßigen Verteilung vermischt.These gray and black zones are called the brown Zone of silica stones carefully deposited in the area required for the final product Ratio of the mass added and with the same up to the most uniform possible Distribution mixed.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the production of silica stones by Addition of crystallized substances containing crystals and tridymite crystals to quartz masses and shapes and firing the masses, characterized in that as A mixture is added to crystallization nuclei, which consists of glassy components consists essentially of free Kristobalit- and Tridymite crystals, which approximately the same quantitative ratio of Kristobalit to Tridymit added to the quartz masses how it should arise in the end product (a. method according to claim i, characterized in that the so-called gray zone and as Kristobalitkeime Tridymitkeime the so-called black zone of silica stones is used, which My Siemens-Martin furnace went through no burning period.