DE855674C - Herstellung raumbestaendiger Mulliterzeugnisse - Google Patents

Description

• Herstellung raumbeständiger Mulliterzeugnisse Die Herstellung von Mullitsteinen ist an sich bekannt. Abgesehen von den natürlichen Tonerdesilicaten Andalusit, Sillimanit und Cyanit hat man auch synthetische Mischungen aus natürlich vorkommenden Tonerdehydraten, wie Bauxit und Diaspor, oder aus künstlich hergestellten Tonerdeverbindungen, wie Tonerdehydrat oder calcinierte Tonerde, mit Kaolinen oder Tonen für die Herstellung von Mulliterzeugnissen verwendet.
• Auch wurde bereits vorgeschlagen, derartigen Mischungen zur Herstellung von Mullitsteinen ungebrannten Cyanit hinzuzufügen, der durch seine starke Brenndehnung, die bei etwa 135o bis i4oo° auftritt, der Schwindung der übrigen Bestandteile entgegenwirken sollte.
• Ferner ist ein Verfahren zur Herstellung einer feuerfesten Masse aus einer Mischung von hochtonerdehaltigen Stoffen, wie calcinierter Tonerde, Tonerdehydrat, Korund, mit Ton in solchem Verhältnis bekannt, daß die erhaltene Rohmischung bei entsprechendem Brennen ganz oder teilweise in Sillimanit, Mullit od. dgl. übergeht. Dabei konnte die Rohmischung auch als Bindemittel für den so gewonnenen Mullit sowie für tonerdehaltige unplastische Stoffe anderer Art, wie kristalliner Korund, Schamotte usw., verwendet werden.
• Um mit diesem bekannten Verfahren brauchbare, in Hochtemperaturöfen nicht nachschwindende Mulliterzeugnisse herzustellen, müßten Brenntemperaturen im Bereich von etwa 1700 bis i8oo° angewandt werden. Da derartige Brenntemperaturen praktisch nicht in größerem Maßstabe zu verwirklichen sind, insbesondere nicht für grobkeramische Erzeugnisse, wie sie zum Bau von Ofen dienen, ist es bis heute nicht gelungen, einwandfreie, d. h. bei Temperaturen von 170o° und darüber nicht nachschwindende Mullitsteine aus synthetischen Mischungen herzustellen, obwohl man auch versucht hat, die Mullitbildung durch feine Aufteilung der Bestandteile zu erleichtern.
• Das erfindungsgemäße Verfahren gründet sich nun auf die folgende Beobachtung: Wenn man versucht, eine wirklich dichte Mullitschamotte herzustellen, so kann man einen Tonerdegehalt von etwa 5o bis höchstens 60% nicht überschreiten, da anscheinend ein gewisser Glasgehalt erforderlich ist, um größere und dicht gelagerte Mullitkristalle zu erzielen. Eine solche glashaltige Schamotte mit überschüssigem Kieselsäuregehalt kommt in der Feuerfestigkeit dem Mullit nicht gleich. Auch besitzen daraus hergestellte Steine infolge des Glasgehaltes keine gute Temperaturwechselbeständigkeit, besonders nicht nach längerem Gebrauch bei hohen Temperaturen. Wenn man andererseits eine Mischung im A1203 Verhältnis von Mullit herstellt, so gelingt es nicht, auch wenn die Bestandteile noch so reaktionsfähig sind und in noch so feiner Verteilung vorliegen, dieselben zu einem dichten, nicht nachschwindenden Mulliterzeugnis zu vereinigen, da das Glas fehlt, das diese Verdichtung bewirkt.
• Die Erfindung berücksichtigt diese Tatsachen und verwendet für das Mulliterzeugnis nicht mehr reaktionsfähige Tonerde, als man bei Brenntemperaturen von etwa 160o° mit Hilfe des vorhandenen Glasgehaltes in dichte Mullitkristalle umwandeln kann. Der Rest der Tonerde wird nach der Erfindung in reaktionsträger dichter Form 'hinzugegeben. Die Erfindung verzichtet also bewußt auf die vollständige Mullitumwandlung bei der Brenntemperatur des Erzeugnisses, da sie festgestellt hat, daß die noch vorhandene restliche Kieselsäure bei extrem hohen Temperaturen ohne Schwindung mit Tonerde unter Mullitbildung reagiert; wenn diese Tonerde in fein verteilter, aber dichter Form, nämlich als feingemahlener Schmelzkorund in einer Korngröße von etwa unter,o,2 mm vorliegt. Zu dem gleichen Ergebnis kommt man nicht, wenn man ein Mulliterzeugnis nur mit Hilfe von fein verteiltem Korund und Ton bzw. Kaolin, ohne die Vorverdichtung durch Mullitbildung mit reaktionsfähiger Tonerde, herstellen will.
• Die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung auch bei extrem höhen Temperaturen verwendbarer Mulliterzeugnisse besteht nun darin, daß von einem Gemisch ausgegangen wird, das folgende drei Stoffgruppen gleichzeitig enthält, nämlich 1. ein Tonerdesilicat wie Kaolin, 2. eine gut reaktionsfähige Tonerdeverbindung, wie Tonerdehydrat oder feinstgemahlene calcinierte Tonerde, 3. eine reaktionsträge, fein verteilte Tonerde, wie feingemahlener Schmelzkorund in einer Korngröße von 0,2 mm und darunter.
• Aus diesen drei Stoffen stellt man eine Mischung her, und zwar vorteilhaft in der Weise, daß der Kaolin mit der reaktionsfähigen Tonerde zusammen einen Tonerdegehalt von 5o bis 60% A1203 ergibt. Der Rest der Tonerde, der an der Mullitzusammen-Setzung fehlt, wird in Form von feingemahlenem Schmelzkorund hinzugefügt.
• Der Gesamttonerdegehalt kann auch so eingestellt werden, daß die Mullitzusammensetzung über- oder unterschritten wird. Brauchbare Mischungen liegen in dem Gebiet von 63 bis 85% A1203.
• Aus den. genannten drei Grundbestandteilen werden für die Herstellung von Mullitsteinen Batzen geformt und zu Schamotte gebrannt, wofür sich eine Brenntemperatur von 160o° als ausreichend erwiesen hat. Die Schamotte wird dann zerkleinert und unter Zusatz von kleinen Mengen anorganischer oder organischer Bindemittel, gegebenendalls unter Elektrolytzusatz, zu Steinen geformt. Man kann auch in der Weise verfahren, daß man nur einen Teil des Korundmehls bei der Herstellung der Batzen hinzufügt und den restlichen Teil als Bindemittel bei der Herstellung der Steine verwendet. Diese können bei Temperaturen von 140o bis 145o° fertiggebrannt werden.
• Infolge seiner geringeren Reaktionsfähigkeit bleibt der Korund in dem Ausgangsgemisch noch bei 160o° nahezu ohne Veränderung erhalten, während das Tonerdehydrat in Mullit umgewandelt wird. Erst bei noch höheren Temperaturen, wie sie beim späteren Gebrauch der Steine in Hochtemperaturöfen od. dgl. auftreten können, beginnt, wie bereits erwähnt, der fein verteilte Schmelzkorund mit der überschüssigen Kieselsäure unter Mullitbildung zu reagieren. Hierbei tritt jedoch überraschenderweise keine Schwindung auf, sondern eher eine leichte Dehnung, da der Korund von einem spezifischen Gewicht von annähernd 4,0 in Mullit von einem spezifischen Gewicht von etwa 3,2 übergeht. Diese Dehnung wird aber durch die fortschreitende Verdichtung der übrigen Bestandteile der Schamotte größtenteils wieder aufgehoben, so daß sie sich nicht unangenehm auswirken kann und praktisch Raumbeständigkeit erzielt wird. Das Ausmaß dieser Dehnung kann auch noch dadurch beeinflußt werden, daß man die Korngröße des Feinkorunds in gewissen Grenzen schwanken läßt, da es sich herausgestellt hat, daß sehr feingemahlener Korund etwas weniger Dehnung und größere Körnchen (bis zu etwa 0,2 mm) etwas mehr Dehnung verursachen. Hierdurch hat man es in der Hand, durch zweckentsprechende Einstellung der Siebanalyse des zugesetzten Feinkorunds den hergestellten Mullitsteinen nach Belieben noch eine gewisse Neigung zur Nachdehnung zu verleihen oder absolute Raumbeständigkeit zu erzielen. Die dem erfindungsgemäßen Verfahren eigentümliche Wirkung des Korundzusatzes 'kann nicht eintreten, wenn entsprechend einern bekannten Vorschlag mullitbildende Stoffe als Bindemittel für Korund od. dgl. angewandt werden, wie es z. B. für die Herstellung von Korundsteinen angegeben wurde.
• Die durch den Korundzusatz in fein verteilter Form erzielte Wirkung unterscheidet sich von der des zur Verhinderung der Schwindung bereits vorgeschlagenen rohen Cyanits vorteilhaft dadurch, daß sie erst bei wesentlich höheren Temperaturen (etwa 1700°) beginnt, während der Rohcyanit bereits bei etwa 140o° seine Wirkung einbüßt, so daß die damit hergestellten Steine oberhalb dieser Temperatur nachschwinden.
• Steine, die auf Grundlage des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurden, haben sich in der Praxis ganz vorzüglich verhalten und sind hinsichtlich Schwindungsfreiheit, Biegefestigkeit bei hohen Temperaturen und Temperaturwechselbeständigkeit sowohl den mit Korund als Magerungskorn als auch den aus üblicher Mullitschamotte ohne Zusatz von fein verteiltem Korund hergestellten Steinen wesentlich überlegen.

Claims (3)

1. PATEN TANSPRÜCIIF: i. Verfahren zur Herstellung von Mulliterzeugnissen durch Brennen von tonerde- und kieselsäurehaltigen Gemischen, deren chemische Zusammensetzung der des Mullits entspricht oder ihr nahekommt, Zerkleinern des gebrannten Reaktionsproduktes, Formen und Brennen desselben in an sich gebräuchlicher Weise, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsgemisch folgende drei Stoffgruppen gleichzeitig enthält: i. ein Tonerdesilicat, wie Kaolin, 2. eine gut reaktionsfähige, stark schwindende Tonerde, wie Tonerdeliydrat, 3. eine schwer reaktionsfähige, nicht schwindende fein verteilte Tonerde, wie feingemahlener Schmelzkorund, und daß die reaktionsfähige Tonerde und das Tonerdesilicat zusammen einen Tonerdegehalt von 5o bis 6o °/o A12 03 in dem Gesamtgemisch ergeben.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischung aus den drei genannten Stoffgruppen zu Batzen geformt und hieraus bei etwa i6oo° eine Schamotte gebrannt wird, die als Ausgangsstoff für die Herstellung von Hochtemperatursteinen dient.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß von einer Schamotte ausgegangen wird, deren Tonerdegehalt unterhalb der Mullitzusammensetzung, jedoch oberhalb 55 bis 60°/o liegt, und die vorwiegend als gröberes Korn über 0,2 mm vorhanden ist, und daß diese mit 2o bis 500/0 eines feingemahlenen Schmelzkorunds unter 0,2 mm Korngröße versetzt wird, wonach die Mischung angefeuchtet, mit kleinen Mengen organischer oder anorganischer Bindemittel und gegebenenfalls Elektrolyten versetzt, durch Stampfen oder Pressen geformt und anschließend gebrannt wird.