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Verfahren zur Herstellung feuerfester Erzeugnisse Durch das Hauptpatent
ist ein Verfahren zur Herstellung von im wesentlichen aus Magnesiumorthosilikat
bestehenden feuerfesten Erzeugnissen geschützt, welches darin besteht, daß eisenhaltige
magnesiumorthosilikatreiche Naturgesteine, wie Olivin, Peridotit, Dunit, in Mischung
mit magnesiumreichen Stoffen, wie Magnesiumoxyd, Magnesiumhydroxyd u. dgl., gegebenenfalls
in Gegenwart von Bindemitteln, wie Ton oder organischen Bindestoffen, in geformtem
oder ungeformtem Zustand auf hohe Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes des
Gemisches erhitzt werden.
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Durch ein älteres Zusatzpatent ist die Durchführung des Verfahrens
des Hauptpatentes 6o5 371 mit der Maßgabe geschützt, daß der Zuschlag an
magnesiumoxydreichen Stoffen der Menge der in den Magnesiumsilikaten anwesenden
Eisenverbindungen, insbesondere Eisenorthosilikat, und der Menge der anwesenden
Magnesiumhydrosilikate angepaßt wird zum Zwecke der Überführung der leichtschmelzenden
Eisenverbindungen in hochschmelzende Verbindungen, vorzugsweise Magnesiumferrit,
der Überführung der Magnesiumhydrosilikate in Magnetisumorthosilikat und der Bindung
der vorhandenen oder beim Brennprozeß frei werdenden Kieselsäuare zu Magnesiumorthosilikat.
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Nach vorliegender Erfindung wird das Verfahren des Hauptpatentes mit
der Maßgabe durchgeführt, daß den zu verarbeitenden magnesiumorthosilikätreichen
Stoffen grobkristallines Magnesiumoxyd in Form von Sinter- oder totgebrannter Magnesia
zugeschlagen wird. Dies bietet den Vorteil, daß die erhaltenen Baustoffe gegen chemische
Einwirkungen unempfindlicher sind als solche, welche unter Anwendung von kaustisch
gebrannter Magnesia oder ungebranntem Magnesit oder gefälltem Magnesiumhydroxyd
hergestellt worden sind. Dies gilt insbesondere für Baustoffe, die bei verhältnismäßig
niedrigen Temperaturen, z. B. unterhalb 140o°, gebrannt worden sind. Die Anwendung
von Sinter- oder totgebrannter Magnesia ist besonders vorteilhaft beim Hinarbeiten
auf Erzeugnisse, welche in fertiggebranntem Zustand noch freies (ungebundenes) Magnesiumoxyd
enthalten. Derartige Erzeugnisse zeichnen sich durch besondere Widerstandsfähigkeit
gegen Feuchtigkeit, geschmolzene Schlacken, insbesondere saure Schlacken, Flugstaub,
Kohlensäure usw., aus.
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Als Ausgangsstoffe . kommen natürliche
Olivingesteine,
wie Peridotit, @Dunit; ferner auch Erzeugnisse, welche synthetisches Magnesiumorthosilikat
enthalten, in Betracht. 'Die zu verarbeitenden Gesteine können neben Magnesiumorthosilikat
noch andere Magnesiumsilikate, z. B. Magnesiumhydrösilikate, wie Serpentin, oder
Metasilikaw.,-z. B. Enstatit, enthalten. Den Olivinen und dergleichen Ausgangsstoffen
können noch Magnesiumsilikate, wie Talk, Serpentin, Enstatit, Magnesiumhornblende,
Chlorit oder auch künstlich hergestelltes Magnesiumorthosilikat, gegebenenfalls
verschiedene derartige Stoffe, zugeschlagen werden.
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Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Rohstoffe ganz oder zum Teil
einer Entwässerung bzw. Röstung zu unterwerfen. Dies gilt insbesondere mit Bezug
auf wasserhaltige Magnesiumsilikate, wie Talk, Serpentin u. dgl., sowie mit Bezug
auf Olivingesteine, die wasserhaltige Mägnesiumsilikate enthalten.
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Durch das Rösten werden die Magnesiumhydrosilikate in wasserarme oder
wasserfreie Zwischenerzeugnisse übergeführt. Wenn man z. ß. Serpentin der Röstung
bei geeigneten Temperaturen, z: B. solchen von etwa goo° C, unterwirft, s0 kann
man Rösterzeugnisse erhalten, die, wie gefunden wurde, größtenteils aus synthetischem
Magnesiumorthosilikat bestehen. Derartige Rösterzeugnisse sind für die Weiterverarbeitung
auf feuerfeste Baustoffe im Sinne der Erfindung ausgezeichnet geeignet. Bei Anwendung
der Rösterzeugnisse von Hydrosilikaten, wie Serpentin u. dgl., kann man auf die
Mitverwendung von Stoffen, welche von Natur aus größere Mengen von Magnesiumorthosilikat
enthalten, z. B. von Olivinen, verzichten. Man kann auch andere auf Kosten von Naturgesteinen
hergestellte Zwischenerzeugnisse, welche synthetisches Magnesiumorthosilikat an
Stelle oder neben natürlichem Magnesiumorthosilikat enthalten, erfindungsgemäß zu
feuerfesten Baustoffen verarbeiten.
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Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, die Olivinkörnchen
in ungeröstetem oder auch geröstetem Zustand mit einer Säure zu behandeln, deren
Magnesiumsalz schwerlöslich ist, beispielsweise einer wäßrigen, z. B. 5o °/oigen
Lösung von Oxalsäure. Hierdurch werden die einzelnen Olivinkörner an der Oberfläche
aufgerauht und mit einem besonders bindenden f_lberzug, der z. B. aus , amorpher
Kieselsäure und einem schwerlöslichen Magnesiumsalz bestehen kann, bedeckt.
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Die Magnesiumsilikate bzw. magnesiumsilikatreichen Naturerzeugnisse
können in pulveriger Form angewendet werden. Zweckmäßig werden sie zum Teil in körniger,
zum anderen Teil in pulveriger Foem zur Anwendung gebracht. Das körnige Gut kann
in -feinkörniger oder auch grobkörniger Form verarbeitet werden. Im allgemeinen
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß mindestens ein Teil des Gutes in Form
verhältnismäßig grober Körner; z. B. solcher von 3 bis 6 min, verarbeitet wird:
Die totgebrannte, z. B. aus Mägnesit erzeugte Magnesia wird vorteilhaft ie feinkörniger
bzw. pulveriger Form zur Anwendung gebracht. Bei Anwendung der Hauptmenge des Olivins
in Kärngrößen von z. B. 3 bis 6 mm kann man die totgebrannte Magnesia z. B. in Korngrößen,
welche zweckmäßig 0,2 mm nicht übersteigen; z. B. solchen von o,2 bis o, t mm und
darunter; zur Anwendung bringen. Das in Pulverföriii anzuwendende Olivingestein
wird zweckmäßig mit der totgebrannten Magnesia zu einer innigen Feinmischung vermahlen
und dieses Gemenge mit der in grobkörniger Form anzuwendenden Hauptmenge des Olivingesteins
vermischt. Je nach Wahl der Korngrößen und der Mengenverhältnisse kann man die Zwischenräume
zwischen den gröberen Olivinkörnern mehr oder weniger weitgehend ausfüllen. In dieseln
Falle spielen sich die Reaktionen in der Hauptsache in dem zwischen dem Grobkorn
befindlichen Feineren Gut und an der Oberfläche der gröberen Körner ah.
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Die Menge an totgebrannter oder sintergebrannter Magnesia wird zweckmäßig
so gewählt, daß in dem fertigen feuerfesten Erzeugnis nach Ablauf aller chemischen
Umsetzungen noch freies Magnesiumoxyd vorhanden ist.
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Als Binder können Stoffe, wie kaustische Magnesia, Kalk, Bindeton,
Bentonit, Magnesiumchlorid, Wasserglas, Cellulose, Melasse, Dextrinlösüngen, Gummilösungen
usw., gegebenenfalls Mischungen verschiedener Binder, z. B. anorganischer oder organischer
Bindemittel, verwendet werden. Die Bindemittel werden' zweckmäßig in geringen, vorzugsweise
5 °(a des Gemenges nicht übersteigenden Mengen zur Anwendung gebracht. Beispiele
r. Als Ausgangsstoff dient ein Naturgestein, welches etwa .4o Gewichtsprozente Serpentin
und 6o Gewichtsprozente Olivin in inniger Verwachsung enthält, mit einem durchschnittlichen
Eisengehalt von 6 °/o Fe0. Das Gestein wird auf etwa 3 min Höchstkorngröße zerkleinert
und 3 Stunden bei-etwa 800° C geröstet, um den Serpentinanteil weitgehend zu entwässern,
wobei - auf dessen Kosten großenteils Magnesiumorthosilikat entsteht. Das Röstgut
wird mit 6 bis i2 Gewichtsprozenten Sintermagnesia vermahlen, auf eine mittlere
Korngröße von etwa o,o5
bis o,2 mm. Das Mahlgut wird unter Zusatz.
von Wasser und gegebenenfalls kleinen Mengen organischer oder anorganischer Bindemittel
verformt, beispielsweise zu Formsteinen, worauf die letzteren bei Temperaturen von
beispielsweise 130o° C 6 bis io Stunden gebrannt werden. Vor der Verformung können
geeignete Füllstoffe zugefügt werden, wie serpentinarme Olivingesteine oder entsprechende
synthetische magnesiumorthosilikatreiche Erzeugnisse, wie etwa Erzeugnisse aus früheren
Bränden des vorliegenden Herstellungsverfahrens, wobei die Füllstoffe vorzugsweise
in gröberer Korngröße zugefügt werden.
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2. Serpentin, welcher 35 bis 43 % Mg 0 enthält, neben etwa 4.4. %
Si 02 1 bis 8 0/0 Eisenoxyden und 13 bis 14 °/0 H20, wird nach eventuell vorhergehender
Zerkleinerung zuerst geröstet, und zwar vorzugsweise bei Temperaturen von z. B.
80o bis iooo° C und wird sodann mit einer solchen Menge von totgebrannter Magnesia
oder Sintermagnesia vermischt, daß auf ioo Gewichtsteile des gerösteten Serpentins
etwa 13 bis 3o Teile zugefügtes Magnesiumoxyd kommen, vorteilhaft z. B. 16 Teile
Mg O in Form von Sintermagnesia. Die Mischung von geröstetem Serpentin und Sintermagnesia
wird fein gemahlen, beispielsweise auf Zementfeinheit, sodann mit Wasser angeteigt,
eventuell unter Zusatz organischer und anorganischer Bindemittel und gegebenenfalls
nach vorheriger Formung auf Temperaturen von z. B. 700 bis i5oo° C erhitzt. Die
Erhitzung kann so weitgehend durchgeführt werden, daß im wesentlichen die Magnesiumorthosilikatbildung
beendet ist. Man kann die Erhitzung aber auch vorher abbrechen und die Vollendung
der Umsetzungen zwischen Magnesiumsilikaten und Sintermagnesit erst am Verwendungsorte
des Baustoffes, beispielsweise in der Wandung eines metallurgischen Ofens, zur Durchführung
bringen. Als Füllstoffe kann man dem feuerfesten Baustoffe eine passende Menge,
beispielsweise 4o bis 70 % von gegebenenfalls gröber gekörntem, serpentinfreiem
oder serpentinarmem, rohem oder geröstetem Olivingestein zufügen, beispielsweise
mit einer Korngröße von o,2 bis 5,0 rnm.
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3. Als Ausgangsstoff diene ein serpentinarmes oder serpentinfreies
Olivingestein, welches neben etwa 85 Gewichtsprozenten Olivin beispielsweise io
Gewichtsprozente Enstatit, 3 Gewichtsprozente Talk und 2 Gewichtsprozente Chromeisenstein
enthält. Das Olivingestein möge durchschnittlich 7 bis z i 0/0 Fe 0 enthalten. Das
Gestein wird auf eine Höchstkorngröße von 4 mm zerkleinert, von dem Feinkorn (unter
0,3 mm) werden 2o Gewichtsprozente (bezogen auf die gesamte Gewichtsmenge
des Gesteins) abgesiebt und mit io Gewichtsprozenten Sintermagnesia ('ebenfalls
bezogen auf die Gesarntgewichtsmenge des Olivingesteins) vermengt und fein vermahlen,
auf eine Höchstkorngröße von etwa o,1 mm. Dieses Feinkorn wird mit dem Grobkorn
gemischt unter Zugabe von etwa i bis 2 Gewichtsprozenten Bindeton unter Zugabe einer
verdünnten Melasselösung als Anmacheflüssigkeit, sodann zu Formsteinen verformt,
getrocknet und bei einer Temperatur von etwa 1.a.50° C gebrannt.