DE752068C - Verfahren zur Herstellung metallhaltiger Kunststeine - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung metallhaltiger Kunststeine Es ist bekannt, steinartige Kunstmassen aus den verschiedensten anorganischen Komponenten, wie Kalk, Magnesia usw., durch Pressung, durch Gießen und durch nachfolgende Wärmebehandlung herzustellen und dieselben durch Tränkung mit Wasserglas und ähnlichen Härtungs- und Füllmitteln zu verdichten. Es ist ferner bekannt, derartige Kunststeine und Kunstmassen mit Metallpulvern zu vermengen und zu verarbeiten.
• Bei allen diesen Kunstmassen wird die innere Bindung der einzelnen Komponenten teils nur durch Druck erzeugt, teils durch chemische Reaktion der Komponenten miteinander. Alle derartige Massen haben aber den Nachteil, daß die einzelnen kristallinen oder amorphen Bestandteile keine durchgehende Festigkeit bewirken können. Es fehlt diesen Stoffen der faserartige Aufbau des natürlichen Steines. Man hat diesen Mangel zu beheben gesucht durch Einpressen von Asbestfasern oder von organischen Faserstoffen. Wenn auch der erstrebte Zweck der höheren Bruchfestigkeit auf diese Weise bis zu einem gewissen Grad erreicht wird, so besitzen diese Massen nicht eine sehr oft wünschenswerte Festigkeit gegen hohe Temperaturen, da die eingepreßten Fasern bei höherer Temperatur zerfallen und so, ihren Zweck verfehlen. Auch durch eingepreßte Metallpulver wird dieser Zweck nicht erreicht, da die Metallkörner stets nur einzeln in die Grundmasse eingebettet sind und keinen inneren Zusammenhalt haben.
• Die vorliegendeErfindung behebt nun diese Mängel dadurch, daß durch ein besonderes Verfahren im Innern des gegossenen oder gepreßten Kunststoffes nachträglich durch Reduktion von Metallverbindungen, die in der Grundmasse enthalten sind, größere zusammenhängende Metallkristalle und Metalladern erzeugt werden. Solche Massen verhalten sich also mechanisch wie ein Beton; in dem die tragenden Eisendrähte nachträglich in sehr fein verteilter Form erzeugt werden.
• Als Ausgangsmaterial dienen beispielsweise Erzrückstände von Eisenerzen, wie z. B. von dem sag. Rotschlamm, der bei der Aluminiumgewinnung anfällt. Diese Rückstände sind diejenigen Bestandteile des Erzes, die bei der Reduktion desselben mit Kohlepulver bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Eisens und der Gangart und nach magnetischer Trennung des reduzierten Gemisches als unmagnetischer Teil anfallen. Diese Rückstände bestehen in der Hauptsache aus Kieselsäure, Tonerde, Kalk, unreduziertem Eisenoxyd, restlichem Eisenpulver und unverbrauchter staubförmiger Kohle. Als zweite nicht unbedingt notwendige, aber sehr vorteilhafte Komponente dienen Rückstände des alkalischen Aufschlusses von Cellulose, die in der Hauptsache aus Lignin, restlichen Cellulosebestandteilen und etwas Natriumhydroxyd bestehen. Die Untersuchungen haben gezeigt, daß ein Gemisch dieser beiden Abfallprodukte, besonders unter Zusatz von etwas Kalk, ein guß- und preßfähiges geeignetes Ausgangsmaterial für kunststeinartige Massen darstellen. Werden aus derartiger Masse hergestellte Formteile nach Trocknung bei einer Temperatur von goo bis iooo° C im Vakuum oder noch besser abwechselnd im Vakuum und unter dem Druck der sich entwickelnden Reduktionsgase, wie z. B. in der Hauptsache Kohlendioxyd, etwa i Stunde lang erhitzt, so werden die restlichen oder auch noch besonders zugesetzten Eisenoxyde vollständig reduziert und bilden im Innern des Kunststeines mehr oder minder zusammenhängende Eisennadeln, wie oben geschildert. Dieses als Beispiel angeführte Verfahren kann naturgemäß weitgehend modifiziert werden. Man kann z. B. von vornherein als Ausgangsmaterial irgendwelche minderwertigen Eisenerze verwenden, denen man den zur Reduktion erforderlichen Kohlenstoff entweder in Form von Koks, Braunkohlen oder Torfschlamm oder auch in Form von Celluloserückständen oder ähnlichen organischen Substanzen zusetzt. Die Untersuchungen haben gezeigt, daß es ferner vorteilhaft ist, von vornherein der Grundmasse etwas Metallpulver, wie z. B. Eisenpulver, das durchaus nicht rein zu sein braucht, zuzusetzen. Als solcher Zusatz eignet sich z. B. das stark mit Gangart durchsetzte Eisenpulver, wie es ohne magnetische Reinigung durch Reduktion irgendwelcher Eisenerze bei der oben beschriebenen Vakuumreduktion ohne Schmelzung gewonnen wird.
• Die auf diese oder ähnliche Weise hergestellten Formkörper zeigen naturgemäß noch eine etwas porige Struktur; sind aber in sich vollständig fest, absolut wasserbeständig und temperaturfest bis zu Temperaturen von über iooo° C. Diese Stoffe sind z. B. direkt verwendbar für alle möglichen Bauzwecke, wo es auf sehr große Festigkeit, Härte und Temperaturfestigkeit ankommt. Diese Eigenschaften, insbesondere die Härte und Festigkeit, lassen sich nun noch erheblich steigern, wenn der Masse entweder von vornherein oder durch nachträgliche Tränkung Substanzen zugefügt werden, die unter chemischer Reaktion harte und feste Stoffe bilden. Für diesen Zweck eignet sich ganz besonders gut beispielsweise die Reaktion zwischen Aluminiumsulfat oder Ammoniakalaun und einem Phosphorsäuresalz, wie z. B. einem der verschiedenen Natriumphosphate. Zweckmäßig wird die Behandlung mit diesen Substanzen durch abwechselnde Tränkung des Formkörpers mit konzentrierten Lösungen dieser Substanzen vorgenommen. Hierbei schließen sich weitgehend die vorhandenen Poren. Eine letzte Verdichtung kann dann in bekannter Weise noch durch Tränkung mit Wasserglas vorgenommen werden, wodurch besonders die Oberfläche eine glatte und harte Struktur annimmt.
• Die vorstehend als Beispiele beschriebenen technischen Ausführungen der Erfindung beschränken sich naturgemäß nicht auf das Metall Eisen, sondern können in ähnlicher Weise auch mit anderen leicht reduzierbaren Metallen vorgenommen werden.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i.
2. Verfahren zur Herstellung metallhaltiger Kunststeine aus gieß- oder preßfähigen mit Wasser erhärtenden Stoffen, wie Kalk oder Magnesia, dadurch gekennzeichnet, daß den an sich bekannten Mischungen Metallverbindungen, insbesondere Eisenoxyde, Carbonate, Sulfide usw., sowie kohlenstoffhaltige organische Massen, wie Celluloseabfälle, Torfmehl, Koksstaub usw., zugesetzt werden und dieses feucht oder trocken in Formern. gedrückte oder gepreßte Gemisch durch Erhitzen auf eine solche Temperatur gebracht wird, daß die Metallverbindungen im Innern. der Massre ganz oder teilweise reduziert werden, wobei sich Metallkristalle oder -nadeln ausbilden, die die Kunststeinmasse gleichmäßig durchziehen. z. Verfahren. nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststeinmasse als: Ausgangsmaterial zu einem großen Teil aus Eisenermückständen besteht, die bei der magnetischen; Trennung von reduziertem Eisenerz anfallen, wenn. dieses Eisenerz im pulverisierten Zustande mit Kohlenstaub unterhalb der Schmelztemperatur des Eisens reduziert wird.
3. 3. Verfahren nach den Ansprächen i und a, dadurch gekennzeichnet, daß die nach Anspruch a behandelten Formstücke durch Tränkung mit einer oder mehreren Lösungen, die im Innern der Farmstücke miteinander oder mit der Grundmasse chemisch reagieren, z. B. Wasserglas oder Ammoniakalaun mit einem Phosphorsäuresalz, verfestigt werden.