DE699233C - Verfahren zur Herstellung von tongebundenen feuerfesten Erzeugnissen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von tongebundenen feuerfesten Erzeugnissen Die Eigenschaften der Tone und Kaoline lassen sich bekanntlich mechanisch durch geeignete Aufbereitung und chemisch durch bestimmte Zusätze beeinflussen. Die bekannten Mittel sind weitgehende Zerteilung bis zur größten Feinheit und Veränderung der Konsistenz von Tonsuspensionen mittels Elektrolyten nach verschiedenartigen Verfahren.
• Bekannt ist ferner die Veränderung der Toneigenschaften durch Zusatz von Bentonit oder gleichgearteten Stoffen. Bildsamkeit und .damit zusammenhängende Eigenschaften werden durch Bentonite verbessert" Feuerfestigkeit und Druckerweichungdagegen entsprechend beeinträchtigt. Nicht unbekannt ist auch der Einfuß kolloidähnlicher Stoffe, wie beispielsweise Aluminiumhydroxyd, auf Tonsuspensionen.
• Ausgehend von idemGedanken, daß man die bei Verwendung von Bentoniten erniedrigte Feuerfestigkeit durch Beimischen von Aluminiumhydroxyd wieder ausgleichen oder gar noch verbessern könne, erwiesen nun entsprechende Versuche; daß durch Zusatz dieser beiden Bestandteile und von Wasser das Volumen derartig behandelter wäßriger Tonsus:pensnonen unter Beibehaltung ihrer Konsistenz erheblich vergrößert werden kann. Aus technischen und wirtschaftlichen Grün-,den werden als Zusätze Mischungen von bis 5 % : Bentonit mit bis 5 °/a A12 0s als Aluminiumhydroxyd, beides bezogen auf den trockenen Ton bzw. Kaolin, angewandt. Diese Zusätze bewirken in Ge#bIeten, die im Vorvers.uch jeweils ermittelt werden müssen, Völumenverrrlehrungen, idie, bei Beachtung gleichbleibender Konsistenz, größer sind, als additiv nach der Einzelwirkung von Bentonit bzw. Aluminumhydxoxyd zu erwarten-wäre. Eine genaue Begrenzung der Gc@biete, innerhalb deren die Volumenvermehrungen stattfinden, kann nicht gegeben werden, da ,diese gleichzeitig durch die Eigenart und den Zerteilungsgrad -des Tones bzw. Kaolins sowie durch die Eigenschaften der Zusätze beeinflußt werden. Diesen Effekt zu verwerten, ist Zweck des vorliegenden Verfahrens.
• Beispielsweise ist für die Herstellung poröser Steine oft ein möglichst großes wirksames Volumen des Bindetones erwünscht. Dieses. wird erreicht durch die erfindungsgemäßen Zusätze, welche die Tonsuspensionen auch bei Volumenvermehrungen von 5o% und mehr in ihrer Konsistenz in keiner Weise beeinflussen: -Das Wesen des erfindungsgemäßen Vor-Banges beruht darin; .daß gleichzeitig eine Verteilung des Bindemittels Ton oder Kaolin auf ein größeres Volumen und eine Vermehrung der Bestandteile, welche die Bildsamk eit günstig beeinflussen, hervorgerufen wird. Dadurch, @daß Bentonit oder gleichgeartete Stoffe itnd Aluminiumhydroxyd gemeinsam als weitestgehend kolloidähnlich verteilte Stoffe wirken, ist ferner die Möglichkeit gegeben, Verbindungsbildung in der Phase des Bindemittels und an den Grenzflächen von Bindemittel und Magermittel zu fördern. In diesem Zusammenhang sei z. B. die Bildung von Mullit erwähnt, welche bekanntlich für die Güte feuerfester Produkte eine große Rolle spielt.
• Andererseits ist auch bei beispielsweisemageren, zur Herstellung dichter Steine geeigneten Massen mit gegebenenfalls ausgewählten Körnungen, die nur sehr geringe Bindetonmengen enthalten, erwünscht, diesen ein .für .die Verarbeitbarkeit bestes Maß an Bildsämkeit und Porenanfüllung mit Bindemittel zu verleihen. Dieses wird nach vorliegendem Verfahren durch die Einstellbarkeitder Volumenvermehrungdes mit Wasser angemachten Bindemittels erreicht.
• Bei Verfahren, welche für magere, krüinelige Massen eine Tonverflüssigung mittels Elektrolyten vorsehen, arbeitet man bisher bekanntlich insofern in entgegengesetzter Richtung, als man .durch die Verflüssigung mit einem Minimum an Wasser, d. h: mit geringstem Suspensionsvolumen, eine optimale Dispersion und Bindefähigkeit- .des Bindemittels erreicht.
• Zwecks besserer Verteilung setzt man jedoch Wasser zu; das aber, wenn dadurch die Massen zu feucht werden; wieder entzogen werden muß.
• Die Verarbeitung der erfindungsgemäß hergestellten Massen erfolgt je nach ihrem Magerurngsgrad und ihrer Bilds,amkeit auf Strangpressen, Schlagpressen, durch Handformen, Schlagen, Pressen und Stampfen oder andere geeignetg, an sich !bekannte ähnliche Verfahren.
• Die Angabe"daß dem Verfahren Bedeutung für jeden möglichen ,Magerungsgrad zukommt, besagt ganz allgemein, :daß es nicht allein auf die Menge des in der Masse verwendeten Magermittels, wie beispielsweise Schamotte, Schiefer, Kapseln, Korund, Sillimanit, Mullit oder- ähnliche Stoffe, ankommt, sondern daß gleichfalls der Brenngrad des Mager-; mittels, d.. h. beispielsweise Schrühbrand; Schwachbrand oder Scharfbrand, den Magerungsgrad mitbestimmt. Damit soll zum Ausdruck gebracht werden, daß die Wahl jeglicher Art von Magermittel, welche zur Herstellung feuerfester oder höchstfeuerfester Erzeugnisse mit Ton= oder Kaolinbindting Verwendung: finden können, für das vorliegende Verfahren vorgesehen ist.
• Die Art und Weise, in welcher die erfindungsgemäßen Bestandteile zugesetzt werden, kann in jeder beliebigen Reihenfolge vor oder während der Masseherstellung erfolgen, z. B. erst zur ganzen Menge oder zu einer Teil-. menge des Magermittels, zur gesamten oder zu einer Teilmenge des Bindemittels, zu bestimmten Körnungen .des Magermittels uni in jeder sich daraus ergebenden @otnbinationsmöglichkeit. , Das Zumischen der erfindungsgemäßen Bestandteile kann .durch sofortige einmalige oder stufenweise- Zugabe oder durch Vorrichtungen, welche eine feinste mechanische Verteilung der Zusätze bewirken, erfolgen.
• Die Wirkung der genannten Zusätze ist" allerdings eine bedingte. Sie tritt je nach dem Charakter des Bindetones oder Kaolinen mehr oder minder stark rin. Ein praktisch flußmittelfreier Kaolin wird kaum in der geschilderten Art beeinflußt werden, ein flußmittelarmer Kaolin etwas besser, ein mittelmäßiger Bindeton schon deutlich und ein ausgesprochener Bindeton sehr auffällig. Sehr wahrscheinlich bestehen hier Zusammenhänge zwischen chemischer Konstitution un_d Wasserbedarf je nach Art der Komplexbelegung und verwandter Erscheinungen.
• Auch das Alter des verwendeten Aluminiumhydroxydes und die natürlichen Eigenschaften des zugesetzten Bentonits sind von großem Einfluß auf .die beabsichtigte Wirkung. Mischungen von jüngstem Aluminiumhydroxyd mit höchst duellfähigem Bentonit (z. B. Na-Bentonit) geben bessere Effekte als entsprechende Mischungen von bereits gealtertem Aluminiumhydroxyd mit- wenige quellfähigem Bentonit (z. B. Ca-Bentonit): Körniges Tonerdehydratgbt dementsprechend praktisch: gar keinen Effekt der geschilderten Art und nur einen geringen in Mischung mit Bentoniten, welcher aber in diesem Falle fast ausschließlich .durch die Eigenschaften der Bentonite .bestimmt wird: Die vorstehend beschriebenen Wirkungen können schließlich noch dadurch verbessert werden, --daß man eine Verflüssigung der verfahrensmäßig hergestellten Suspensionen durch Elektrolyte bewirkt. Bekanntlich besteht .die Möglichkeit, Tonsuspensionen, nachdem sie zur Verflüssigung Elektrolytzusatz erhalten r haben, zwecks Verteilung des dispengierten Tones auf ein größeres Volumen, Wasser zuzusetzen. Dabei entstehen jedoch gegebenenfalls zu feuchte Massen, denen man das Wasser vor,der Verformung dann wieder. entziehen muß: Dieses ist nach vorliegendem Verfahren nicht nötig; vielmehr wind durch die geschilderten verfahrensmäßigen Zusätze und dadurch, daß man -außerdem eine Verflyissigung durch Elektrolyt bewirkt,, eindoppelter Effekt erzielt:-,erstens wird das Volumen der Suspension vermehrt, ohne die Menge fühlbaren Wassers, welche die Verformungsfähigkeit beeinträchtigen würde, zu vergrößern; zweitens wirkt .der Zusatz von Elektrolyt auch bei Iden verfahrensmäßig volumenvermehrten -Suspensionen in bekannter Weise, so daß man, ohne erst Wasser wieder entziehen zu müssen, sofort Massen .erhält, die mit guter Bildsamkeit verarbeitbar sind.
• Das durch den Elektrolyten feinst zerteilte Bindemittel erfährt also eine weitestgehende Einhüllung in,die kolloiden hochvoluminösen Mischungen von Aluminiumhydroxyd und Bentonit, so daß Bindefähigkeit, Reaktionsvermögen und Gleichmäßigkeit des Gefüges in der.-: denkbar günstigsten Weise :beeinflußt werden.
• Ein längeres Stehenlassen der wäßrigen Suspensionen der Bindemittel mit oder ohne ,die .erfindungsgemäßen Zusätze und Elektrolyten oder der Zusätze allein mit oder ohne Elektrolyten wird erforderlichenfalls noch als vorteilhaft empfohlen.
• Das Verfahren ist damit grundsätzlich verschieden von dem Verfahren,der amerikanischen. Patentschrift 1459 357, 'die nur die nuellfähigkeit und Volu-menvermehrüng von Bentonit zur Regulierung der Schwindung mehrschichtiger Steine. als Schutz begehrt. In 'diesem Verfahren werden bedeutend geringere Volumenvermehrungen verwertet als nach unserem Verfahren. Das Neuartige unseres Verfahrens beruht darin, daß durch die gleichzeitige Anwendung von Bentonit-(-Aluminiumhydroxyd Volumenvermehrungen erzielt werden,, welche die mit Bentonit ohne weitere Zusätze erreichbaren um ein Mehrfaches übertreffen und die im übrigen je nach Eigenart des verwendeten Tones oder Kaolins sowie der Zusätze aus Bentonit und Aluminiumhydroxyd, besonders aber dem Alterungsgrad des letzteren., um ein Mehrfaches größer sind, als zu erwarten ist.
• - Das. gleiche gilt im Hinblick auf die -deutsche Patentschrift 551 323, Klasse 801), Gruppe 12. Diese hat zum Gegenstand ein Verfahren, welches Ton- oder Kaolinsuspensionendurch Elektrolytzusatz feinste Disp.ersitüt verleiht, um mit Hilfe derartig weitgehend kolloidisierter Bindemittel eine frühzeitige.Sillim`anitreaktionzubegünstigen. Die Patentschrift spricht zwar auch von der. Verwendung von Tonendehydrat oder :anderen hochtonerdehaltigen Stoffen in Verbindung mit, dem erwähnten elektrolytverflüssigtem Bindeton, jedoch ist in keiner Weise darin die Erkenntnis offenbart oder eine Arbeitsregel gegeben, nach der- das Verfahren gemäß der Erfindung arbeitet. Es ist darin nicht zum Ausdruck gebracht, da.ß Tonerdehydroxyd allein .oder in Verbindung mit Bentonit wegen der hochviscosen Beschaffenheit Volumenvermehrungen bewirkt, sondern lediglich von Tonerdehydrat, welches im Handel normalerweise nur in körniger, kristallähnlicher Struktur zu ,beziehen ist, die Rede. Auch im Vergleich zu diesem bereits bekannten Verfahren bietet das neue Verfahren die Möglichkeit einer weit größeren Verteilungsfähigkeit von Tön und Kaolin, zumal dann, wenn außer den erfindungsgemäßen volumenvermehrenden Zusätzen eine Vergrößerung der durch diese bereits in einem erheblich größeren Volumen eingehüllten freien aktiven Tonoberflächen durch Elektrolytzusatz erfolgt.
• Bei geeigneter Kombination !der erfindungsgemäßen Zusätze, 'welche gemeinsam die charakteristische Volumenvermehrung und die Verflüssigung bewirdcen, eröffnen sich neue Anwendungsgebiete, die einen technischen Fortschritt in. Hinsicht auf die Gestaltung des Gefüges und der Güte feuerfester Erzeugnisse;.@die mit Ton oder Kaolin gebunden und ungebrannt oder nach üblichem Fabrikationsbrand beim Verbraucher Verwendung finden, ermöglichen.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE z. Verfahren zur Herstellung von tongebundenen feuerfesten Erzeugnissen jeden möglichen Magerungs,grades, . dadurch gekennzeichnet; daß zur Bindung ,der Massen Ton-Wasser-Gemische verwendet werden, deren Volumen durch Zumischen feinster Verteilungen von Aluminiumhydroxyd und Bentonit oder gleichartigen Stoffen und Wasser unter Beibehaltung der ursprünglichen Konsistenz vergrößert wird, worauf die weitere Verarbeitung bis zum Fertigerzeugnis nach üblichen Verfahren erfolgt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch z"dadurch_ gekennzeichnet, daß die Volumenvergrößerung vor oder während der Masseher-Stellung ,durch zugleich oder nacheinander erfolgendes oder stufenweises Zumischen der unter t genannten Bestandteile bewirkt wird.
3. 3. Verfahren nach Ansprüchen i und z, dadurch gekennzeichnet, daß -die Zusätze in molaren, die: Bildung zumindest einer der im System A1203 Si0möglichen Verbindungen befördernden Mengen bemessen werden. ... Verfahren nach Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ton-Wasser-Gemische vor, während oder nach ihrer Volumenvermehrung; welche durch, die Anwendung der in den Ansprüchen i bis 3 genannten Verfahrensregeln bewirkt wird, durch Zusatz von Elektrolyten verflüssigt werden.