DE858659C

DE858659C - Verfahren zur Herstellung von Silikasteinen

Info

Publication number: DE858659C
Application number: DEP7926A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Cramer; Otto Saffran
Original assignee: Dr C Otto and Co GmbH
Current assignee: Dr C Otto and Co GmbH
Priority date: 1948-07-07
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1952-12-08

Description

Verfahren zur Herstellung von Silikasteinen Die zur Herstellung von Silikasteinen geeigneten Ouarzite werden nur an wenigen Orten gefunden, die ausgebeuteten Lagerstätten sind zum Teil auch weitgehend erschöpft. Überdies erfordert die Zerkleinerung des harten Gesteins große Kräfte, die den Gestehungspreis des Silikasteines sehr belasten. Man hat daher schon seit Jahrzehnten sich bemüht, die an vielen Orten in großer Menge vorhandenen und leicht abzubauenden hochkieselsäurehaltigen Sande für die Herstellung von Silikasteinen heranzuziehen, ohne daß es bisher gelungen ist, auf diese Weise einen Stein zu erzeugen, der einem aus hochwertigen Findlingsquarziten erzeugten Stein auch nur annähernd gleichwertig ist. . Es ist zwar schon der Vorschlag gemacht worden, den in der Natur im allgemeinen in einer Korngröße zwischen o,2 bis 0,5 mm, teilweise auch bis zu 2 mm anfallenden Silbersand noch weiter zu zerkleinern und eine Mischung von zerkleinertem und unzerkleinertem Sand zu benutzen; auch hat man schon erkannt, daß die Anwendung größerer Drücke bei der Verformung der Steine wesentlich ist, jedoch haben alle nach solchem Verfahren hergestellten Steine aus Sanden noch eine hohe Porosität und damit ein zu geringes Raumgewicht gehabt. Selbst wenn es aber gelang, einen getrockneten Formling geeigneter Beschaffenheit herzustellen, so bildeten sich in manchen Fällen beim nachfolgenden Brennen Risse-im Steint, oder dieser wurde doch so klapprig, daß er die normalerweise verlangte Kaltdruckfestigkeit nicht aufwies.
Was das Körnungsproblem an sich angeht, so gingen die Vorschläge in der Industrie feuerfester Steine meistens dahin, neben gröberem und feinerem Korn auch die mittleren Körnungen in einem gewissen Verhältnis beizubehalten. Ein solches Verfahren führt bei Silbersandsteinen zum Mißerfolg. Es ist nun allerdings auch schon sehr früh in der Industrie feuerfester Steine die Lehre ausgesprochen worden, daß man zu einem möglichst dichten Stein dann kommt, wenn man beim Magerungsmittel des Steines zwischen dem groben Korn und dem feinen Korn einen allerdings verhältnismäßig kleinen Mittelkornbereich fehlen läßt oder seinen Anteil jedenfalls gering hält. Bei der Herstellung von Silikasteinen aus Sanden ist diese Lehre jedoch nicht praktisch angewendet worden; sie bedarf auch einer Ergänzung und Verfeinerung, weil die Frage der geeigneten Körnung nicht nur vom Standpunkt der erwünschten dichten Lagerung des Kornes von Bedeutung ist, sondern auch mit Rücksicht auf die beim Brennen silikahaltiger Massen sich abspielenden Umkristallisationen, bei denen das Wachsen, insbesondere der gröberen Teilchen, eine für den fertigen Stein entscheidende Rolle spielt.
Hier setzt nun die Erfindung ein, welche die Regel gibt bei der Herstellung von Silikasteinen durch Mischen gröberer und feinerer Kornfraktionen hochkieselsäurehaltiger Sande, die durch Formen unter hohem Druck, Trocknen und Brennen verarbeitet werden zwischen gröberer und feinerer Kornfraktion f einen Mittelkornbereich, dessen Umfang wenigstens einem Korngrößenverhältnis von i : 2o entspricht, ganz. fehlen zu lassen oder seinen Anteil doch unter 1o % der Gesamtmasse zu halten. In diesem Fall können nämlich die gröberen Körner, die beim Silbersand, so wie er anfällt, ja nur eine Korngröße von o,2 bis o,5 mm oder- etwas darüber haben, beim Brennen ungehindert wachsen, weil das bedeutend feinere Korn einer Flüssigkeit gleich in die zwischen den gröberen Körnern verbleibenden Hohlräume ausweichen kann, so daß die früher beobachtete Zerstörung des Steingefüges beim Brennen nicht zu befürchten ist.
Die Lehre der Erfindung läßt sich in einfacher Weise so durchführen, daß als Grobfraktion der gröbere Anteil des Silbersandes verwendet wird in derjenigen Körnung, in der er in der Grube anfällt, also r in der genannten Teilchengröße von etwa o,2 bis o,5 mm, wobei dieser Anteil 5o bis 8o Teile der Gesamtmasse ausmachen kann, während das Feinkorn, das dementsprechend nur 2o bis 5o Teile der Gesamt- ; nasse ausmacht, unter o,oi mm liegen soll. Es braucht also nur ein Bruchteil des gesamten Rohstoffes auf diese geringere Teilchengröße zerkleinert zu werden. Eine besonders geeignete Vorrichtung zur , Herstellung einer so feinen Fraktion stellt die Vibrationsschwingmühle dar, in der das Korn wenigstens i Stunde lang behandelt werden soll. Je weiter die angegebene obere Grenze für die Größe der kleinsten Teilchen von o,oi mm noch unterschritten wird, um so dichter wird der Stein und um so geringer ist die Porosität. Die Verfestigung der Masse beim Brennprozeß ist dann derart, daß es eines Bindemittels, wie Kalk od. dgl., für den Zusammenhalt des Steines gar nicht mehr bedarf. Selbstverständlich können der Mischung, falls eine besonders weitgehende Umwandlung des Ouarzites in Tridymit erwünsscht ist, in bekannter Weise Mineralisatoren zugegeben werden. Beispiel i ioo Teile Frechener Fördersand mit einer Korngröße vorwiegend zwischen o,2 und o,5 mm wurden getrennt in 6o Teile einer Grobfraktion über o,3 mm und 4o Teile einer Feinfraktion, die in einer Schwingmühle 7 Stunden lang gemahlen wurde; die Feinfraktion lag nach der Mahlung vollständig unter o,oi mm. Feinfraktion und Grobfraktion wurden unter Zugabe von 3 Teilen Kalkhydrat und 1/2 Teil Sulfitablauge im Eirichmischer gemischt. Statt des Eirichmischers kann auch ein Mischkollergang Verwendung finden. Die fertige Mischung wurde zu Steinen normaler Silikaformate geformt, getrocknet und bei Segerkegel 1g bis 16 gebrannt.

Die fertigen Steine hatten folgende Eigenschaften:

Raumgewicht................. 1,86

Wichte....................... 2,39

scheinbare Porosität .......... 21,6 0/0

wahre Porosität............... 22,I

Kaltdruckfestigkeit ............ 43o kg/qcm

Druckfeuerbeständigkeit (bei

2 kg/qcm Belastung) ....... 168o° C

Schmelzpunkt Segerkegel ..... 34

Beispiel 2 In einem anderen Fall wurde eine Feinfraktion verwendet, die folgende Korngrößenverteilung hatte:

/0

über o,03 mm................. 00

zwischen o,o2 mm und 0,03 mm.... 11,4%

zwischen o,oi mm und o,o2 mm.... 22,o 0/0

zwischen o,oo5 mm und o,oi mm.... 25,5%

unter o,005 mm................ 41,i %

Das Grobkorn hatte hierbei einen größeren mittleren Durchmesser als beim Beispiel i, so daß auch hier der Umfang des fehlenden Mittelkornbereiches einem Korngrößenverhältnis von mindestens i : 2o entspricht. Auch die hieraus in dem gleichen Mischungsverhältnis und in der gleichen Weise hergestellten Steine hatten ausgezeichnete Eigenschaften.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Silikasteinen aus hochkieselsäurehaltigen Sanden durch Mischen gröberer und feinerer, durch Mahlen hergestellter Kornfraktionen und Verarbeitung durch Formen, Trocknen und Brennen, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsmischung eine solche verwendet wird, bei welcher zwischen einer gröberen Kornfraktion, deren Korngröße überwiegend zwischen o,2 und o;5 mm liegt, und einer feineren Kornfraktion ein Mittelkornbereich, dessen Umfang mindestens einem Korngrößenverhältnis von i : 2o entspricht, entweder fehlt oder höchstens bis zu einer Menge unter Zo °/o der Gesamtmasse vorhanden ist.
2. Verfahren zur Herstellung von. Silikasteinen nach Anspruch i, dadurch gekennzeihnet, daß als Grobfraktion Silbersand in einer Körnung von etwa o,2 bis o,5 mm Verwendung findet, während das Feinkorn unter o,oi mm liegt.
3. Verfahren zur Herstellung von Silikasteinen nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grobfraktion aus 5o bis 8o Teilen Silbersand, wie er in der Grube anfällt, die Feinfraktion aus 2o bis 5o Teilen Silbersand, der auf eine Korngröße unter o,oi mm zerkleinert wurde, besteht.
4. Verfahren zur Herstellung von Silikasteinen nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinfraktion aus Silbersand besteht, der in einer Vibrationsschwingmühle länger als i Stunde gemahlen wurde. Angezogene Druckschriften: Sitzungsbericht der Acad6mie des Sciences vom 17. Dezember igi7; USA.-Patentschriften Nr. 852 9o8, x 992 482, 1992 483, 2 o62 oo5, 2 o68 411; deutsche Patentschrift Nr. 696 o2o; »Feuerungstechnik« vom 15- Juli 1942, S, Z67/68; britische Patentschrift Nr. 370 435; Bulletin de la Soci6t6 de 1'industrie minerale 1917, S. 84/85; Berichte der Deutschen Keramischen Gesellschaft 1930, S. 575 u. ff.; Bericht des Werkstoffausschusses des Vereins Deutscher Eisenhüttenleute, Nr.79; Litinsky, Referatkartei der Silikatliteratur Nr. 32/425; Searle, Refractory Materials, 1924, S. 352; Tonindustrie-Zeitung igi8, S. 605 und 6o6.