DE637812C - Feuerfester Stoff - Google Patents

Description

• Feuerfester Stoff Die vorliegende Erfindung betrifft die Rerstellung von feuerfesten Stoffen, die verwendet werden können, ohne daß sie vorher dem üblichen Brennverfahren bei hohen Temperaturen unterworfen wurden.
• Feuerfeste Steine, die ohne vorhergehendes Brennen verwendet werden sollen, müssen eine hohe Festigkeit bei niedrigen, mittleren und hohen Temperaturen besitzen; sie müssen ferner dicht sein und dürfen bei den Gebrauchstemperaturen nicht übermäßig zusammenschrumpfen. Feuerfeste Magnesitsteine werden gewöhnlich aus bei etwa 175o bis i8oo°C gebranntem Magnesiumcarbonat hergestellt, das gemahlen, mit Wasser vermischt, zu Steinen gepreßt, getrocknet und schließlich bei etwa 175o ° C. gebrannt wird. Dieses zweite Brennen ist notwendig, da die nach obigem Verfahren hergestellten Steine nach dem Trocknen mürbe sind und bei einer Erhitzung bis i75o°C eine bleibende übermäßige Schrumpfung zeigen.
• Frühere Vorschläge zur Herstellung von ungebrannten Magnesitsteinen haben keine befriedigenden Ergebnisse gezeitigt, weil es nicht gelang, Steine herzustellen, welche in jeder Beziehung den Anforderungen des praktischen Betriebes genügen. So wurde bereits vorgeschlagen, totgebrannten Magnesit und zerkleinertes Chromerz mit 3 bis 1o % Na-Silicat (Wasserglas) zu mischen, die so erhaltene Masse zu Steinen zu pressen und sie sodann bei 65 bis 2oo°C mit heißer Luft zu trocknen. Bei diesem Verfahren wird somit Wasserglas als Bindemittel verwendet, welches zwar im kalten Zustande eine gute Bindung der Grundmasse ergibt, jedoch infolge seines niedrigen Schmelzpunktes die Feuerfestigkeit der damit hergestellten Steine bei mittleren und hohen Temperaturen in ungünstiger Weise beeinflußt. Demgegenüber wird erfindungsgemäß als Bindemittel eine sehr geringe Menge von bildsamem Ton verwendet, welcher mit Hilfe eines sauren Elektrolyten in der Grundmasse in kolloidaler Form auf das feinste verteilt wird. Mit Hilfe dieses Bindemittels gelingt es, ungebrannte Steine herzustellen, welche den bekannten vorerwähnten Steinen gegenüber sowohl bezüglich Kaltdruckfestigkeit und Druckfeuerbeständigkeit als auch bezüglich geringer Schrumpfung im Gebrauch und bezüglich Dichte wesentlich überlegen sind.
• Es wurde ferner gebrannte Magnesia mit organischen Bindemitteln, wie z. B. Melasse, Leinöl, Teer, Cellulose-Sulfitablauge usw., vermischt und zu Steinen gepreßt. Diese -ergeben nach dem Trocknen wohl eine gute Festigkeit, beim Gebrauch im Ofen verbrennen aber die organischen Bestandteile, und bei mittleren Temperaturen sind die Steine mürbe. Ferner sind sie vor dem Brennen nicht dicht genug; sie schrumpfen daher beim Gebrauch übermäßig zusammen. Es sind auch ungebrannte Magnesitsteine aus einem Gemisch von gebrannter Magnesia und Mg C12, H Cl, H2 S 04 o. dgl. hergestellt worden. Diese Steine sind zwar nach dem Trocknen hart, bei mittleren Temperaturen verlieren sie jedoch ihre Festigkeit; ferner schrumpfen sie infolge ihrer geringen Dichte vor dem Brennen. Schließlich- ist vorgeschlagen worden, Magerungsmittel bei der Herstellung, tongebundener keramischer Erzeugnisse unter; Anwendung geringer Tonmengen (2 bis 5 o j einzubinden. Hierzu wurde der Ton durch U-satz von Wasser verflüssigt und dem verflüssig=e ten Ton Alkalien in einer Menge von i bis =i/2 in bezug .auf die Bindetonmenge zugegeben. Aber auch die so hergestellten Steine genügen nicht den praktischen Anforderungen. Des weiteren ist auch schon vorgeschlagen worden, feuerfeste Gegenstände aus Gemengen von magnesiumhaltigen Magerungsmitteln, wie Schamotte, Porzellan, Fayence, Kunststein, Klinker usw., mit Ton und Elektrolyten, wie Alkalien, AlkaIisalzen, Säuren usw., herzustellen. Nach diesem Verfahren werden die etwa verwendeten magnesiumhaltigen Stoffe vor der Zugabe des Tons mit den Peptisationsmitteln gesättigt. Bei Anwendung von Säuren wilde daher ein Magnesiumsalz gebildet werden, und dieses Salz würde als Peptisationsmittel auf den Ton einwirken. Nach diesem Verfahren wurden die hergestellten Gegenstände jedoch nicht bei verhältnismäßig niedriger Temperatur, getrocknet, noch wurden aus dem Material Ziegel hergestellt, die in ungebranntem Zustande verwendet werden können.
• Des weiteren hat dieses Verfahren den Nachteil, daß z. B. bei Anwendung organischer Säuren dieselben im Ofen bei hoherTemperatur verkohlen bzw. verflüchtigen; und bei Anwendung von Mineralsäuren, z.. B. Salzsäure, greifen diese unter Wärmeentwicklung -falls Magnesia als Magerungsmittel anwesend sein sollte - dieselbe an, gegebenenfalls setzen sie sich auöh -falls Caxbonate anwesend sind - mit diesen unter Gasentwicklung um.
• Aus diesem. Stoff hergestellte Steine können daher praktischen Anforderungen nicht genügen. Es wurde gefunden, daß eine große Dichte in den gepreßten und getrockneten Steinen eine der wichtigsten Voraussetzungen für die Herstellung eines ungebrannten verwendbaren Magnesitsteines bildet. Verbesserungen betreffs der Dichte von gepreßten Steinen können durch eine geeignete Regelung der Teilchengröße des gemahlenen Gemisches und durch Anwendung eines hohen Formungsdruckes erreicht werden. Aber -selbst wenn die günstigste Korngrößeundder günstigste Druck angewendet wird, sind noch keine Steine von der erforderlichen Dichte zu erzielen, es sei denn, daß Mittel vorgesehen werden,, die den Fluß und das Ineinandergreifen dieser Teilchen während des Pressens erleichtern.
• Es wurde nun ein Weg gefunden, nach dem man in dem Magnesiagemisch einen wünschenswert kolloidalen Stoff erzielen kann, der nach dem Pressen nur einen Stein ergibt,. der die gewünschte Dichte besitzt und keine überschüssige Schrumpfung beim Gebrauch aufweist, sondern der auch die verlangte Festigkeit bex' allen @ Temperaturen, und zwar sowohl bei niedriger als auch bei mittlerer und auch bei :;lidhex Temperatur besitzt, und der trotzdem in .'-e& 'Praxis keine geringere Feuerbeständigkeit als die bisher üblichen Steine aufweist.
• Als ein solcher kolloidaler Stoff wird bildsamer Ton -angewendet, dessen Wirkung durch Nebenbestandteile der in der Mischung mitverwendeten Chromerze unterstützt wird. Die Zugabe von Ton zur Magnesia ist an sich bereits bekannt, sie ist aber noch nichtangewendet worden, um feuerfeste Magnesitsteine herzustellen, die ohne vorhergehendes Brennen angewendet werden können u_ nd die die erwünschte Festigkeit, Dichte und Volumbeständigkeit besitzen.
• Die Anwesenheit von Ton ist für die Feuerfestigkeit und Volumbeständigkeit der Magnesiasteine jedoch schädlich, wenn er in einer Menge von über 5 °% angewendet wird.
• Soweit in der Beschreibung und in den Ansprüchen der Ausdruck Magnesia gebraucht wird, soll im Sinne der vorliegenden Erfindung Dolomit nicht einbegriffen sein, da dieser einen solchen Prozentsatz an Kalk besitzt, daß er -bei gewöhnlichen Temperaturen durch Feuchtigkeit gelöscht wird. Die nach vorliegender Erfindung benutzte Magnesia soll entweder keinen oder nur so wenig Kalk enthalten, daß er nicht schädlicherweise zu einem Hydrat werden und bei späterer Erhitzung nicht zusammenschrumpfen kann. Es wurde gefunden, daß z. B. 3% Kalk nicht schädlich sind, daß aber in einigen Fällen bei =o°/, Kalk kein befriedigendes Ergebnis erzielt wurde.
• Nach vorliegender Erfindung wird zweckmäßig nur mit der Menge Ton gearbeitet, die für eine ausreichende Bindung notwendig ist. Gegenüber dem Bekannten soll der für die Bindung erforderliche Tongehalt verringert bzw, die Bindekraft einer gegebenen kleinenToumenge bei niedriger Temperatur erhöht werden.
• Feuchter Ton ist bekanntlich seiner Natur nach kolloidal, bildet ein klebriges Gel und ist aus diesem Grunde bei niedriger Temperatur ein gutes Bindemittel. Bei Erhitzung verschwindet das Wasser und hört die Masse auf, ein klebriges Gel zu sein, wohl aber bleibt sie noch fest. Mit Erhöhung der Temperatur steigen die bindenden Eigenschaften.
• Erfindungsgemäß wird ferner ein Zusatz von sauren Elektrolyten gegeben.
• Über die genauen theoretischen Vorgänge besteht noch keine Klarheit, was aber auch immer vor sich gehen mag, durch Versuche ist jedenfalls festgestellt worden, .daß saure Elektrolyten, im besonderen Natriumbisulfat und Natriumbichromat, viel wirksamer sind als neutrale und auch viel wirksamer als basische Elektrolyte; jedoch verursachen auch basische Elektrolyte eine gewisse Bindung.
• Die Bindung zwischen Magnesia und Ton und Chromerz beginnt bereits bei verhältnismäßig niedriger Temperatur, und zwar auf Grund der äußerst feinen Zerkleinerung der Tonteilchen, welche zusammen mit kolloidal wirkenden Nebenbestandteilen der ebenfalls fein zerkleinerten Chromerzteilchen ein Gel um die Magnesiateilchen bilden. Ohne den Ton würde man zwar auch eine gewisse Anfangsbindung bei niedriger Temperatur haben. Der Ton erhöht diese Anfangsbindung und verursacht bei hoher Temperatur eine stärkere Bindung als die, welche bei hoher Temperatur erreicht wird, falls Ton nicht anwesend ist. Ton ohne den Elektrolyten würde einige Bindung während Zwischentemperaturen verursachen, aber diese Bindung würde anfänglich zu gering sein, es sei denn, daß der Tongehalt unvorteilhaft hoch gemacht würde.
• Durch Zugabe des Elektrolyten erreicht man, daß eine ausreichende Bindung bei niedriger Temperatur sogar eintritt, wenn der Tongehalt sehr gering ist, z. B. nur 4°/o beträgt.
• Die Zugabe von Chromerzen ist notwendig; Chromerze enthalten als Verunreinigung Magnesium- und Aluminiumsilicate, die anscheinend kolloidal zu wirken scheinen. Durch Zugabe von io bis 2o01, Chromerzen kann die zuzugebende Tonmenge auf .unter q.°% verringert werden. Diese Chromerze vermindern nicht die Feuerbeständigkeit des fertigen Materials. Die geringe angewendete Tonmenge mit Chromerz bewirkt in Gegenwart des Elektrolyten eine sehr viel bessere Bindung bei niedriger Temperatur als eine größere Tonmenge in ihrem normalen oder gewöhnlich vorkommenden Zustand. Gute Ergebnisse werden beispielsweise bei einem Zusatz von i bis 4°/o Elektrolyt in bezug auf das Gesamtgewicht des Materials erzielt.
• Gemäß vorliegender Erfindung wurde z. B. ein sehr guter feuerfester Stoff dadurch erzielt, daß ein angefeuchtetes Gemisch von etwa 75 bis 860/, gebrannter kalkfreier oder kalkarmer Magnesia, 2 bis 5°% bildsamem Ton, 2 bis 4°/o Natriumbisulfat und io bis 2o0/0 Chromerze unter einem Druck von z. B. 5oo kg/cm 1 zu Steinen verformt und hierauf bei einer Temperatur von 5o bis 2oo°C getrocknet wurde. Der feuerfeste Stoff kann an der Stelle des beabsichtigten Gebrauches in einem Ofen verwendet werden, ohne daß er, wie bisher üblich, vorher einem Brennverfahren bie hohen Temperaturen unterworfen wurde.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Feuerfester Stoff, der gegebenenfalls nach Formung durch Pressen ohne vorheriges Brennen verwendet wird, bestehend aus hocherhitzter Magnesia, Chromerz in geringerer Menge als Magnesia, Ton bis 5 Gewichtsprozent, wenig Wasser und einem sauren Elektrolyten, wie z. B. Natriumbisulfat.