DE677322C - Verfahren zur Herstellung feuerfester Baustoffe - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung feuerfester Baustoffe Die Erfindung bezieht sich auf feuerfeste Baustoffe, welche im wesentlichen oder vorwiegend aus Chromit oder Gemischen von Chromit mit Magnesiumoxyd (gebranntem Magnesit) bestehen.
• Es wurde gefunden; daß man die Eigenschaften derartiger Baustoffe wesentlich verbessern kann, wenn man ihnen magnesiumorthosilicatreiche Stoffe, wie Olivine, in Mengen von etwa io bis q.o Gewichtsprozent einverleibt. .
• In Ausübung der Erfindung wird z. B. derart verfahren, daß 5o bis 9o Gewichtsteile Chromit mit etwa i o bis q.o Gewichtsteilen magnesiumorthosilicatreichem Material gemischt und die Mischung gegebenenfalls nach Überführung in Formkörper in üblicher Weise verfestigt wird.
• Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Chromit bis zu etwa 5o% durch Magnesiumoxyd (gebranntem Magnesit) ersetzt werden. Unter Chr'omiten sind gemäß der mineralogischen Bedeutung dieses Begriffs Chromeisenerze und andere chromitreiche Spinellminerale verstanden. Für die Durchführung der Erfindung kommen demnach natürliche Minerale; Mineralgemenge oder Erze, welche zur Gruppe des Chromeisensteins gehören, überhaupt chromreiche Kristalle der Spinellgruppe, welche meistens die drei @erbindungen Fe Cr. 04, Mg Cr" 0..1, Mg Al. O4 enthalten, in Betracht.
• Als magnesiumorth@osilicatreiche Zuschläge kommen in erster Linie Olivingesteine, Peridodit, Dunit u.dgl. in Betracht, welche vorwiegend aus Magnesiumorthosilicat bestehen und daneben Eisenorthosilicat, Magnesiumhydroxyd und andere Beimengungen in wechselnden Mengen enthalten. Zweckmäßig werden Olivine, deren Eisengehalt, berechnet als Fe O, nicht mehr als etwa ioo!o beträgt und welche verhältnismäßig geringe Mengen von anderen Silicaten, insbesondere Magnesiunhydrosilicaten enthalten, verwendet. Es lassen sich aber auch Olivingesteine, deren Gehalt an Kalk und Serpentin etwa io bis i50!o beträgt und in gewissen Fällen auch noch stärker verunreinigte Olivingesteine verarbeiten.
• Als magnesiumreiche Stoffe kann man gebrannten Magnesit, insbesondere sinter- oder totgebrannten Magnesit, ferner geschmolzenen ATagnesit oder geschmolzenes Magnesiumoxyd verwenden. Der Magnesit kann Kalk in calciniertem Zustand, z. B. 6 bis 250'o Ca 0, enthalten. Es kann z. B. totgebrannter Magnesit von der -Zusammensetzung 9q.,2% M90, 2,20/0 Ca O, 2,30/0 Fee 03 + Ale 03, 480/0 Si 02, o,9 % Glühverlust verarbeitet werden. Mit Vorteil kann ,auch ,auf chemischem Wege hergestelltes Magnesiumoxyd, welch letzteres in besonders feinverteilter Form zur Anwendung gebracht werden kann, verwendet werden. In manchen Füller-, ist es vorteilhaft, auch noch kleinere Zusätze von kaustischern Magnesit zu geben; um ein Kaltbinden des Baustoffs zu ermöglichen.
• In vielen Fällen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Chromit oder .das Olivingestein oder beide einem Glühvorgang oder einer Sinterung zu unterwerfen, um die Stoffe zu entwässern Lind in möglichst kompakten Zustand zu bringen. Olivingesteine, welche beträchtliche Mengen von Hydrosilicaten oder anderen zur Bildung von Magnesiumorthosilicat geeigneten Beimengungen enthalten, kann man in bekannter Weise durch Erhitzen mit geeigneten Mengen magnesiumreicher Stoffe, wie Magnesit o. dgl., in magnesiumorthosiliaatreichere und infolgedessen zur Durchführung der Erfindung besser geeignete Erzeugnisse überführen. ` Im übrigen können die Rohstoffe einer üblichen mechanischen oder chemischen reinigenden Vorbehandlung, z. B. durch magnetische Aufbereitung, unterworfen werden.
• In manchen Fällen, insbesondere wenn gebrannter Magnesit in größeren Mengen zugegen ist, empfiehlt sich ein Zuschlag von Verfestigungsmittelri, wie Zemente, z. B. Calciumaluminat, Zement, deren Menge aber im allgemeinen nicht mehr als 5 bis 15 Gewichtsprozent des Baustoffs betragen soll. Für besondere Zwecke können auch geringe Mengen, z. B. bis zu 5%, an Mineralisatoren, wie Borax, Flußspat, Kryolith, zugefügt werden.
• Für die Herstellung von Stampfniassen oder zum Ausfüttern industrieller Öfen. kann man passend zerkleinerte, gegebenenfalls gem:einschaftlich zerkleinerte Gemische von Chromit und Olivin oder von Chiomit, gebranntem Magnesit und Oliv in verwenden. Das zerkleinerte Material kann durch Absieben in bestimmte Kornklassen sortiert werden, wobei unerwünschte, z. B. mittelgroße Kornsorten ausgeschieden werden.
• Die Herstellung von Formkörpern, z. B. Formsteinen, erfolgt in üblicher Weise z. B. derart, - daß Mischungen der auf passende Korngrößen gebrachten Komponenten mit geeigneten Anmacheflüssigkeiten unter Zufügung geringerer Mengen organischer oder .anorganischer Bindemittel -und gegebenenfalls Mineralisatoren in Formkörper übergeführt und diese getrocknet 'und. gebrannt werden.
• Mit besonderem Vorteil werden insbesondere zur Herstellung von Foimkörpcrn, mrie 1 z: B. Chr omit-Magnesit-Olivinsteinen; der Chro# mit in gröberer - Form und der gebrannte Magnesit und Olivin in feiner verteiltem Zustand angewendet. Hierdurch werden erwünschte Umsetzungen, zvie überführungen von Magnesiumhydrosilicaten, in Magnesiumorthosilicat oder Bildung von Magnesiumferrit während des Brennprozesses erleichtert.
• Der Zuschlag von magnesiumorthosilicatreichem Material, wie Olivin u. dgl., zu den Grundstoffen, wie Chromit bzw. Gemischen von Chrömit und magiiesiumreichen Stoffen, wie Magnesiumoxyd, in den beanspruchten Mengen von etwa io bis q.0, vorzugsweise 2o bis 400/p des Gesamtbaustoffs, bietet den Vorteil, daß die Volumkonstanz der Braustoffe beim Brennen und nachfolgenden Erhitzungen sowie die -Tragfähigkeit der Baustoffe unter Belastung bei hohen -und auch sehr hohen Temperaturen wesentlich verbessert wird. Weitere Vorteile bestehen darin, daß die Erzeugnisse infolge Einführung des verhältnismäßig sehr billigen Olivins in den Baustoff verbilligt werden und daß dös Gewicht der Chromit- bzw. Chromit-Magnesit-Baustoffe gegebenenfalls beträchtlich vermindert wird.
• Die außerordentliche Volumkonstanz der Erzeugnisse beim Brennen gestattet die Herstellung von nur kalt verfestigten Formstücken, z. B. Steinen, und das Brennen derselben nach erfolgtem Einbau. Das geringe Gewicht, die ausgezeichnete Völumkonstanz, die hohe Tragfähigkeit der Erzeugnisse bietet u. a. auch besondere Vorzüge beim Bau von Ofengewölben u. dgl.
• Es ist bereits bekannt, Chrömite mit der Maßgabe auf feuerfeste Baustoffe zu verarbeiten, daß zwecks überführung niedrigschmelzender Beimengungen der Chromite in höherschmelzende Stoffe, z. B. Magnesiumorthosilicat, hierfür geeignete Mengen von Magnesiumoxyd zugeschlagenwerden: Dieauf diese Weise erhältlichen Baustoffe bestehen in der Hauptsache aus chromhaltigem Material, neben welchem sie nur untergeordnete Mengen von beim Brennvorgang gebildetem Magnesiumorthosilicat und gegebenenfalls nicht verbrauchtem Magiiesiumoxyd enthalten, wobei der Gehalt der Fertigprodukte an diesen Beimengungen schwankend ist und bedingt ist durch den Gehalt des verarbeitenden Chromits an zur Magnesiumorthosilicatbildung befähigten Beimengungen, wie Serpentin u. dgl.
• Bei Durchführung vorliegenden Verfahrens werden demgegenüber dein Chromit beträchtliche Mengen, vorzugsweise 2o bis q.oo.'o: an magnesiüniortliosilicatrcichem Material zugcschlageü und im Falle der hlitvcrwendung von Magnesiumoxyd außerdem noch die zur Alagnesiumorthosilicatbildung befähigten Bcimcngungen des Chromits in Magucsiumortho- Silicat übergeführt. Hierdurch ist man in der Lage, Baustoffe von stets praktisch gleicher, den besonderen Anforderungen .angepaßter Zusammensetzung herzustellen, welche besondere Vorteile bieten, die den nach dem bekannten Verfahren herstellbaren Baustoffen nicht zukommen.
• Es ist weiterhin bekannt, eisenhaltige ma-;;nesiumorthosilicatreiche Naturprodukte, wie Olivine, zwecks Überführung von Eisen in Magnesiumferrit, von freier b7-,v. frei werdender Kieselsäure in Magnesiumorthosilicat und von anwesenden M.agnesiumhydrosilicaten in Magnesiumorthosilicat mit den hierfür erforderlichen Mengen von Magnesitimoxyd zu versetzen -und die Mischtalgen, gegebenenfalls unter Zuschlaguntergeordneter Mengen von :Laderen Stoffen, wie Ton, Bauxit, Chomit, durch Brennen zu verfestigen. Hierbei handelt es sich @um die Herstellung von Baustoffen, welche vorzugsweise ,aus magnesiumortliosilicatreichem Material lind dessen Um-«<andlungsprodukten bestehen und welches Destandteile, wie Magnesiumoxyd und Chromite, nur in untergeordneten Mengen. enthält. Im übrigen wird man zur Durchführung derartiger auf weitgehende chemische Umsetzungen abzielender Verfahren; reaktionsfähigen, kaustisch gebrannten Magliesit verwenden, während für vorliegendes Verfahren vorzugsweise Sinter- oder totgebrannter Magnesit in Betracht kommt.
• Beispiel i 7 5 Gewichtsteile eines Chromits von der-Zusammensetzung 32,701o Cr.. 03, 14,5% Fe0, 17,80'o Mg O; 29,5% Ale 03 und 25 Gewichts-' teile eines Olivi:ngestems von der Zusammensetzung 4o;6% SiO2, ,47,60!o M90, 7,5% Fe O, 1,1% Al. 03, o,80;0 Ur. 03, o, i % Ca O, 1,20:'o Glühverlust werden auf eine 1Zaximalkorngröße vorn 6 mm.zerkleinert, innig vermischt, die Mischling nach Befeuchten mit Wasser in Polznsteine übergeführt und diese nach Trocknung bei 1430'C gebrannt. Die Breiinschwindung beträgt nur etwa o, i 0.'o linear gegenüber 2,5% bei alleiniger Verarbeitung des gleichen Chromits. Durch Anwesenheit des Olivias wird die Feuerstandfestigkeit bei der üblichen Druckbelastung von etwa 2 kg@em2 um etwa i 5o° C erhöht.
• Wenn man den Gemischen aus Chromft und Olivia geringe Mengen von gebranntem Magnesit einverleibt, kann man dem Baustoff eine gewisse Aufnahmefähigkeit für saure Stolle, Wie Siliciumclioxyd, verleihen und die mechanische Festigkeit noch weiter erhöhen. hierbei wird zugleich der Vorteil erzielt, daß infolge chemischer Umsetzungen - zwischen I-Iydrosilicaten des Olivinmaterials mit gelaraii;iitcm Magnesit eine besondere innig o Verkittung stattfindet, die gegebenenfalls noch unterstützt wird durch Überführe ng von im Olivia befindlichen Eisenverbindungen in Magriesitimfer r it.
• Man kann z. B. 5o bis 8o0;o Chromit mit einer Mischung von Magnesit und- Olivia, deren Mengenverhältnis in den Grenzen 1:4 und 4:1 liegt, vermengen, wobei mindestens i00/0 Oliv in angewendet werden sollen. Geeignete Mischungen unter Anwendung von relativ wenig Magnesit sind z. B.
• 8 o % Chr omit, i o % Magnesit, i o % Oliv in, 8 o o/0 Chr omit, 5 % Magnesit, 15 0'o Olivia, 6o% Chromit, io% Magnesit, 2o0;0 Olivia, 6o% Chromft, 10% Magnesit, 300/0 Olivia, 5o % Chromft, i o % Magnesit, 400/0 Olivia. Hierbei ist 8o% etwa die obere Grenze der zulässigen Chromitmen,ge, 5o% etwa die untere Grenze.
• . Beispiel 2 Chromerz wird derart zerkleinert, daß das gesamte Material durch ein Sieb von 6 mm Maschenweite hindurchgeht. Magnesit und Olivia werden in den vorstehend angegebenen Mengenverhältnissen derart zerkleinert, daß das gesamte Material durch ein Sieb von o,2 mm Maschenweite hindurchgeht. Das zerkleinerte Chromitgrobkom wird mit dem Feinmaterial aus Magnesit tuld Olivia in den vorstehend angegebenen Mengenverhältnissen gemischt und unter Zusatz von Nasser auf Normalziegel verformt -und diese nach Trocknung bei etwa 1430° C gebrannt.
• Durch Anwendung größerer Mengen von 11Zagnesit können stärker basische Braustoffe hergestellt werden; z. B. solche, bei welchen das Mengenverhältnis zwischen Chromft tuld Magnesit innerhalb der Grenzen 50:2o und 50:40 liegt, und z. B. etwa 50:3o betragen kann. Bei derartigen Baustoffen soll die Gesamtmenge von Chromft und Magnesit etwa 7o bis go0'o und die Menge des Olivias etwa 10 his 3ooi'o betragen. Derartige Baustoffe vereinen die chemische Widerstandsfähigkeit der Chromitsteine mit stark basischem Verhalten und besitzen im Gegensatz zu gewöhnlichen, Magnesitsteinen die Eigenschaft, bei verhältnismäßig sehr hohen Temperaturen gegen Belastung widerstandsfähig zu sein, insbesondere bei höheren Olivingehalten, wie z. B. zwischen etwa 2o und 3o0'o. Im Vergleich zu wesentlich aus Chr omiten bestehenden Baustoffen zeichnet sich der vorliegende durch sein geringes Raumgewicht aus. Ein besonderer Vorteil dieser Baustoffe liegt darin, daß beim Brennen, ja sogar beim wiederholten, lang andauernden Erhitzen auf sehr hohe Temperaturen keine dauernde Volumkontraktion (Sehwindung) eintritt, sondern das Volumen konstant bleibt. Man kann auch Steine herstellen, die beim Brennen eine kleine dauernde Volumverengerung erhalten. Beispiel 3 Es wird eine Mischung von 5o% Chromit, 40% Magnesit und io% Olivin hergestellt. Die Verarbeitung erfolgt ,im Sinne :des Beispiels a.
• Die Eigenschaften der erfindungsgemäß herzustellenden Baustoffe können durch geeignete Bemessung der Korngrößen der Ausgan, stoffe verbessert werden. ,Im allgemeinen empfiehlt es sich, den Mab esit und den Olivin feiner zu zerkleinern .als den 'Chromit. Man kann z. B. Aerart verfahren, daß das gesamte Material kleiner ist als Korngrößen von etwa 4 mm Und etwa die Hälfte des Olivinsund die Hälfte :des Magnesits feiner ist als etwa 0,2 mm.
• In manchen Fällen ist es vorteilhaft; bestimmte, insbesondere mittlere Korngrößen, z. B. solche von o,8 mm und 0,3 mm, durch Absieben, insbesondere u n eine möglichst dichte Packung zu erzielen, auszuscheiden. Eine gute Ausführungsform ist z. B. die, daß etwa 2o bis .3o Gewichtsprozent des Materials Korngrößen zwischen- 6 und i 2 nim besitzen, 15 bis 25% Korngrößen zwischen a und o,6mm, io bis 20% Korngrößen zwischen o,6 und o,2mm und 3o bis 40N zwischen o,2 und ö, i 5 mm. Auch hierbei ist es vorteilhaft, den Chromit vorzugsweise in gröberer Form und Magnesit und Olivin ganz oder zum Teil in feinerem Vermahlüngsgrad zur Anwendung zu bringen. Die Erfindung gestattet die Herstellung feuerfester Erzeugnisse, welche für die verschiedenartigsten Zwecke geeignet .sind bzw. ihrer Zweckbestimmung angepaßt werden können. Als Anwendungsgebiete kommen u. a. in Betracht: Industrielle Ofen und Feuerungsanlagen, beispielsweise Öfen für metallurgische Zwecke, Siemens-Martin-Öfen, Kupferschmelzöfen, Schmiedeöfen, Verkökungsöfen; Öfen für keramische Zwecke, beispielsweise Ausfütterung rotierender Zementöfen, Ofen der chemischen Industrie.

Claims (4)

1. PATE\TTANSPRÜCHE: _ i. Verfahren zur Herstellung feuerfester Baustoffe. aus Chromit ;und magnesiumorthosilicatreichen Naturprodukten, wie Olivin; dadurch gekennzeichnet; :däß 5o bis 9o Gewichtsteile Chromit mit etwa io bis 4o Gewichtsteilen magnesiumorthosilicatreichem Material gemischt und die Mischung gegebenenfalls nach Überführung in Formkörper in üblicher Weise verfestigt wird.
2. 2. Verfahren. nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Chromit oder Olivin oder -beide einer Vorbehandlung durch Glühen oder Sintern unterworfen werden.
3. 3. Verfahren nach Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Chromit bis zu etIva 50% durch Magnesnumozyd (gebranntem Magnesit) ersetzt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Chromit in gröberer Form und gebrannter Magnesit und Olivin ganz oder zum Teil .als Feinmaterial zur Anwendung gebracht werden.