DE971010C - Process for the manufacture of basic refractory products - Google Patents
Process for the manufacture of basic refractory productsInfo
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Description
Verfahren zur Herstellung basischer feuerfester Erzeugnisse Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung basischer feuerfester Erzeugnisse, insbesondere bei niedriger Temperatur, durch Umsetzung ausgewählter Ausgangsstoffe.Process for making basic refractory products The invention relates to a method for producing basic refractory products, in particular at low temperature, by converting selected starting materials.
In einem älteren Vorschlag, welcher die Verwendung vorgebildeter oder natürlicher, niedrigschmelzender Silikate zum Binden körniger Materialien betrifft, die im wesentlichen aus erstens Kalk, Magnesia und Kieselerde und zweitens Magnesia, Tonerde bzw. Kieselerde bestehen, wurde besonders betont, daB eine Reaktion zwischen den feinen Teilen des feuerfesten Materials und dem nicht feuerfesten Silikat vor dem Schmelzen des letzteren und der Bildung einer wesentlichen Flüssigkeitsmenge, die zum Schrumpfen der Masse und zur festen Bindung der feuerfesten Teilchen erforderlich ist, sorgfältig vermieden werden muB. Dies wird dadurch erreicht, daB entweder feuerfeste Bestandteile ohne feine Teile verwendet werden oder der nicht feuerfeste Bestandteil in körniger Form zugesetzt wird.In an older proposal, which the use of preformed or natural, low-melting silicates for binding granular materials, which essentially consists of firstly lime, magnesia and silica and secondly magnesia, Alumina or silica, it was particularly emphasized that a reaction between the fine parts of the refractory material and the non-refractory silicate the melting of the latter and the formation of a substantial amount of liquid, necessary to shrink the mass and to firmly bond the refractory particles must be carefully avoided. This is achieved by using either refractory Components without fine parts are used or the non-refractory component is added in granular form.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daB bei der Vereinigung und Verfestigung solchen feuerfesten Materials die Neigung der feinen Teilchen, schneller zu reagieren als grobe Teilchen, ausgenutzt werden kann, wenn der nicht feuerfeste Bestandteil an Ort und Stelle in den körnigen Teilchen gebildet wird.Surprisingly, it has now been found that with the union and Solidification of such refractory material the tendency of fine particles to be faster to react as coarse particles, can be exploited if the is not refractory Component is formed in place in the granular particles.
Es ist schon bekannt, Magnesia oder Kalk mit verschiedenen natürlichen, zum Teil bei niedrigeren Temperaturen schmelzenden Silikaten umzusetzen, und es wurden bei einigen dieser Umsetzungen schon feuerfeste Massen erzeugt. Auch weiß der Fachmann, daß es zweckmäßig sein kann, bei der Herstellung feuerfester Massen grobkörnige Anteile mit feingemahlenen Anteilen zu verwenden.It is already known to combine magnesia or lime with various natural, partially at lower temperatures to implement melting silicates, and it Refractory masses have already been produced in some of these reactions. White too those skilled in the art that it may be useful in the manufacture of refractory compositions Use coarse-grained parts with finely ground parts.
Demgegenüber liegt der Erfindung die grundlegende Erkenntnis zugrunde, daß für die Herstellung basischer feuerfester Produkte die Korngrößen (Oberflächen), Mengen und Zusammensetzung der Reaktionsteilnehmer in bestimmter Weise geregelt werden müssen, so daß die Umsetzung in zwei definierten und getrennten Stufen erfolgt. Das Verfahren zur Herstellung basischer feuerfester Erzeugnisse aus verhältnismäßig grob gekörntem Rohstoff, wie Dolomit, Magnesia oder Kalk, und einem feinteiligen kieselsäurehaltigen Bindemittel durch Formen und Brennen gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß kalkhaltige Stoffe, die gegebenenfalls Magnesia, im wesentlichen aber keine Tonerde enthalten, oder magnesiahaltige Stoffe, die gegebenenfalls Tonerde, im wesentlichen aber keinen Kalk enthalten, mit feingemahlenen kieselsäurehaltigen Stoffen zur Bildung eines nicht feuerfesten zweiten Bestandteils gemischt und gebrannt werden, der bei Anwendung von Kalk im wesentlichen aus Calcium- oderCalcium-Magnesiumsilikat oder bei Anwendung von Magnesia aus einem Magnesium- oder Magnesium-Aluminiumsilikat besteht, wobei in der Gesamtmischung solche Korngrößen gewählt werden, daß die Oberfläche der freien und gebundenen Kieselsäure wenigstens 42 °/o der gesamten Oberfläche der nichtflüchtigen Bestandteile ausmacht, und daß in der Gesamtzusammensetzung der Mischung bei Anwendung von Kalk das Verhältnis von Kalk zu Kieselsäure wenigstens so hoch wie im Calciumorthosilikat und bei Anwendung von Magnesia die Magnesiamenge wenigstens ausreicht, um mit der gesamten Kieselsäure unter Bildung von Magnesiumorthosilikat und mit der gesamten Tonerde als Magnesiumaluminat zu reagieren.In contrast, the invention is based on the fundamental knowledge that for the production of basic refractory products the grain sizes (surfaces), Quantities and composition of the reactants regulated in a certain way must be so that the implementation takes place in two defined and separate stages. The process of making basic refractory products from relatively coarse-grained raw material such as dolomite, magnesia or lime, and a finely divided one siliceous binder by molding and firing according to the invention characterized in that calcareous substances, possibly magnesia, im essential but not contain clay, or substances containing magnesia, which may be Clay, but essentially contains no lime, with finely ground silicic acid Substances mixed and fired to form a non-refractory second component which, when using lime, consists essentially of calcium or calcium-magnesium silicate or when using magnesia from a magnesium or magnesium aluminum silicate exists, with such grain sizes being selected in the overall mixture that the surface of the free and bound silica at least 42% of the total surface of the non-volatile constituents, and that in the overall composition the mixture when using lime the ratio of lime to silicic acid at least as high as in calcium orthosilicate and the amount of magnesia when using magnesia at least sufficient to react with all of the silica to form magnesium orthosilicate and to react with all of the clay as magnesium aluminate.
Wird die Mischung dann erhitzt, so findet die Reaktion in zwei getrennten Stufen statt; zunächst wird eine Schmelze aus dem nicht feuerfesten Silikat an Ort und Stelle gebildet, die darauf die feuerfesten Körner umhüllt, und nach weiterem Erhitzen findet in einer zweiten Stufe eine Reaktion zwischen der Flüssigkeit (Schmelze) und überschüssigem basischem Oxyd in den Körnern statt, d. h., die Flüssigkeit wird durch Umwandlung in das entsprechende feuerfeste Silikat im wesentlichen beseitigt, und die Körner werden zu einer hochfeuerfesten Masse vereinigt und verfestigt.When the mixture is then heated, the reaction takes place in two separate ways Stages instead; First, a melt of the non-refractory silicate is in place and place formed which then envelops the refractory grains, and afterwards Heating takes place in a second stage, a reaction between the liquid (melt) and excess basic oxide take place in the grains, d. i.e., the liquid will essentially eliminated by conversion into the corresponding refractory silicate, and the grains are combined and solidified into a highly refractory mass.
Auf diese Weise können durch geeignete Wahl der Korngröße der Reaktionsablauf, die Eigenschaften der zusammengesetzten Masse oder ihre Form, die Temperatur, bei der das Abbinden bzw. Erhärten beginnt, die Zusammensetzung und Menge der gebildeten Flüssigkeit, die Viskosität der Flüssigkeit, der TempA-raturbereich, bei dem der plastische Zustand der zusammengesetzten Masse bestehenbleibt, und sogar die Dichte und andere physikalische Eigenschaften des Endprodukts über einen weiten Bereich nach Belieben geregelt werden.In this way, through a suitable choice of grain size, the course of the reaction, the properties of the composite mass or its shape, the temperature, at that begins to set or harden, the composition and amount of the formed Liquid, the viscosity of the liquid, the temperature range at which the plastic state of the composite mass persists, and even the density and other physical properties of the final product over a wide range can be regulated at will.
Um das erfindungsgemäße Verfahren näher zu erläutern, werden zunächst die grundlegenden Prinzipien so vollständig wie möglich dargelegt.In order to explain the method according to the invention in more detail, first set out the basic principles as fully as possible.
i. Wenn Kieselerde und ein basisches Oxyd, mit dem sie im festen Zustand reagieren kann, gemischt und erhitzt werden, so hängt die Geschwindigkeit der in den Anfangsstufen stattfindenden Reaktion von der Größe der sich berührenden Oberflächen der Reaktionsteilnehmer ab. Deshalb reagieren feine Teilchen sehr viel schneller als grobe Teilchen.i. When silica and a basic oxide with which they are in the solid state can react, mixed and heated, so depends the speed of the in The initial stages of the reaction depend on the size of the surfaces in contact the respondent from. Therefore, fine particles react much faster as coarse particles.
2. Werden zwei sich berührende Reaktionsteilnehmer erhitzt, so sind ihre Berührungsflächen gleich, und vor der Flüssigkeitsbildung werden sie demgemäß im Verhältnis zu den Gewichten reagieren, die gleichen Oberflächen entsprechen; diese Neigung kann jedoch im festen Zustand überwogen werden durch die höhere Bildungswärme einer besonderen Verbindung der beiden Reaktionsteilnehmer, die dadurch vorzugsweise gebildet wird.2. If two reactants that are in contact are heated, so are their contact surfaces are the same, and before liquid formation they become accordingly react in proportion to the weights, correspond to the same surfaces; In the solid state, however, this tendency can be outweighed by the higher heat of formation a special connection of the two reactants, which thereby preferentially is formed.
3. Wenn zwei Oxyde als potentielle Reaktionsteilnehmer gemischt und erhitzt werden, so bilden sie gewöhnlich bei der niedrigstmöglichen Temperatur Flüssigkeit, und dies kann der Schmelzpunkt des niedrigstschmelzenden Eutektikums im binären System sein. Wurde jedoch bereits eine Verbindung gebildet, so kann die Temperatur der beginnenden Flüssigkeitsbildung der Schmelzpunkt irgendeines anderen Eutektikums sein. Werden beispielsweise Kalk und Kieselerde lange Zeit auf verhältnismäßig niedrigere Temperaturen erhitzt, so besteht eine große Neigung zur Bildung von hochfeuerfestem Dicalciumsilikat; da in diesem System mehrere Verbindungen und Eutektika vorhanden sind, hängt die Bildung der eutektischen Flüssigkeit davon ab, welches Oxyd im Überschuß und in welcher Menge es vorhanden ist.3. When two oxides are mixed and considered potential reactants are heated, they usually form liquid at the lowest possible temperature, and this can be the melting point of the lowest-melting eutectic in binary Be a system. However, if a connection has already been established, the temperature the melting point of some other eutectic when liquid begins to form be. For example, lime and silica are relatively lower for a long time Heated temperatures, there is a great tendency to form highly refractory Dicalcium silicate; since there are several compounds and eutectics in this system the formation of the eutectic liquid depends on which oxide is in excess and in what quantity it is present.
q.. Der Reaktionsverlauf zwischen zwei Oxyden kann von der Geschwindigkeit des Erhitzens abhängen. Langsames und verzögertes Erhitzen unter dem Schmelzpunkt irgendeines im System vorhandenen Eutektikums pflegt die Bildung einer Verbindung zu fördern, wogegen bei sehr schnellem Erhitzen das Eutektikum bereits schmilzt, bevor die Bildung der Verbindung zu einem beträchtlichen Grad vonstatten gehen kann. In diesem Falle ist die bei jeder gegebenen Temperatur vorhandene Flüssigkeitsmenge normalerweise viel größer als bei langsamem Erhitzen.q .. The course of the reaction between two oxides can depend on the speed depend on the heating. Slow and delayed heating below the melting point any eutectic present in the system maintains the formation of a compound to promote, whereas with very rapid heating the eutectic already melts, before the formation of the compound can proceed to any significant degree. In this case is the amount of liquid present at any given temperature usually much larger than slow heating.
5. Ist die Bildung von Flüssigkeit aus zwei Oxyden erfolgt, so beginnt diese mit den verbleibenden Feststoffen zu reagieren oder so viel derselben aufzulösen, als bei dieser Temperatur absorbiert werden kann, und der Verlauf der Reaktion bzw. Absorption ist weitgehend bestimmt durch die relative Oberflächenausdehnung der Feststoffe. Wird beispielsweise grober Kalk mit einem kleinen Teil Kieselerde gemischt, die so fein gemahlen ist, daß ihre Oberfläche die des Kalkes stark überwiegt; so verläuft die Reaktion in Richtung der Bildung einer mehr kieselsäurehaltigen Flüssigkeit, solange die Oberfläche der Kieselerde überwiegt; ist die Kieselerde nahezu verschwunden und überwiegt die Oberfläche des Kalkes ihrerseits, so ist der Reaktionsverlauf umgekehrt, und die Flüssigkeit wird mehr basisch, bis kein Feststoff mehr bei der betreffenden Temperatur absorbiert werden kann. Im allgemeinen Fall kann je nach den vorliegenden Bedingungen jeder der folgenden Vorgänge stattfinden: a) Vollständiges Schmelzen, b) Steigerung der Flüssigkeitsmenge ohne vollständiges Schmelzen, c) Lösung eines Feststoffs und gleichzeitige Fällung eines anderen, dessen Löslichkeitsgrenze erreicht wurde, d) Vollständige Verfestigung, e) Die Stufen b) und c) oder b), c) und d) in mehr oder weniger schneller Folge. 6. Bei drei oder mehr Reaktionsteilnehmern ist der Reaktionsverlauf ähnlich, außer daß die Selektivität wahrscheinlicher eine Rolle spielt. Wenn Kalk, Magnesia und Kieselerde die Reaktionsteilnehmer sind, so findet vorzugsweise eine Reaktion des Kalkes und der Kieselerde, sowohl in der Anfangs- als auch in der Endstufe, statt, und die Selektivität ist von zwei verschiedenen Arten. Wird feine Kieselerde mit grobem Dolomit umgesetzt, so wird zuerst das bei 1321°C schmelzende Eutektikum (mit 61,5 °/o Kieselerde, 30,5 °/o Kalk und 8,o °/o Magnesia) gebildet, wenn dies auch die selektive Extraktion von Kalk aus dem Kalk-Magnesia-Komplex einschließt. Reagiert dieses Eutektikum letztlich mit einem großen Überschuß von Dolomit, so erscheint die gesamte Magnesia als Periclas zusammen mit Tricalciumsilikat und freiem Kalk,wobei die gebunden gewesene Magnesia in diesem Prozeß frei gemacht wird. Bei drei Reaktionsteilnehmern geschieht die frühe Fällung eines verhältnismäßig feuerfesten Zwischen- oder Endproduktes häufiger, als wenn zwei Reaktionsteilnehmer anwesend sind.5. If the formation of liquid from two oxides has taken place, it begins to react with the remaining solids or to dissolve as much of them as can be absorbed at this temperature, and the course of the reaction or absorption is largely determined by the relative surface area of solids. If, for example, coarse lime is mixed with a small part of silica which has been ground so finely that its surface greatly outweighs that of the lime; so the reaction proceeds in the direction of the formation of a more silicic acid-containing liquid as long as the surface of the silica predominates; If the silica has almost disappeared and the surface of the lime itself predominates, the course of the reaction is reversed and the liquid becomes more basic until no more solid can be absorbed at the temperature in question. In general, depending on the prevailing conditions, any of the following processes can take place: a) Complete melting, b) Increase in the amount of liquid without complete melting, c) Dissolution of one solid and simultaneous precipitation of another whose solubility limit has been reached, d) Complete solidification, e) Steps b) and c) or b), c) and d) in more or less rapid succession. 6. With three or more reactants, the course of the reaction is similar except that selectivity is more likely to play a role. When lime, magnesia and silica are the reactants, the lime and silica prefer to react in both the initial and final stages and the selectivity is of two different types. If fine silica is reacted with coarse dolomite, the eutectic melting at 1321 ° C (with 61.5% silica, 30.5 % lime and 8.0% magnesia) is formed first, even if this is also the case Includes selective extraction of lime from the lime-magnesia complex. If this eutectic ultimately reacts with a large excess of dolomite, then all of the magnesia appears as periclas together with tricalcium silicate and free lime, whereby the bound magnesia is released in this process. With three reactants, the early precipitation of a relatively refractory intermediate or end product occurs more frequently than when two reactants are present.
7. Findet die Reaktion zwischen körnigen Feststoffen bei einer solchen Temperatur statt, daß wenig oder keine Flüssigkeit zu irgendeiner Zeit gebildet wird, so wird das Produkt nicht stark abgebunden, und zwar weder heiß noch nach dem Abkühlen.7. Finds the reaction between granular solids in one Temperature instead of having little or no liquid formed at any one time the product is not set strongly, neither hot nor after cooling down.
B. Wenn beträchtliche Flüssigkeit in einer Masse körniger Materialien gebildet wird, so besitzt die gekühlte Masse eine starke Bindung und ist gut verfestigt. Der nützliche Bereich wurde mit 6 bis 30 °/o des zu bindenden feuerfesten Materials ermittelt.B. When there is considerable liquid in a mass of granular materials is formed, the cooled mass has a strong bond and is well solidified. The useful range was 6 to 30% of the refractory to be bonded determined.
9. Beim Erhitzen gekörnter Materialien der hier beschriebenen Art ist der normale Verlauf der Reaktionen, wie er durch periodische Prüfung der erhitzten Masse mit einem Stocheisen oder einem anderen scharfen Instrument bestimmt wird, folgender: a) Entwicklung eines klebrigen und plastischen Zustandes, hauptsächlich aus den feineren Bestandteilen der Masse, bei Beginn der Flüssigkeitsbildung, b) Steigende Klebrigkeit unter zunehmender Flüssigkeitsbildung, c) Abnehmende Klebrigkeit und zunehmende Härte, sobald die Flüssigkeit mit den gröberen feuerfesten Körnern reagiert und selbst in feuerfeste Verbindungen umgewandelt wird, die bei der betreffenden Temperatur fest sind, d) Abschließende Bildung einer hochfeuerfesten Masse, die selbst bei 160o bis 1700°C hart und fest ist und keine Flüssigkeit mehr enthält. Diese Festigkeit bleibt normalerweise erhalten, . wenn die Masse auf Raumtemperatur gekühlt wird. Im Falle der Dicalciumsilikatbildung kann Staubbildung und Zerfall nach dem Kühlen eintreten, falls nicht ein Stabilisiermittel, wie Borsäure, hinzugefügt wird, um die Umkehrung von der Beta- zur Gamma-Form zu verhindern. to. Obwohl die Bedeutung der relativen Oberflächen der reagierenden Oxyde aus vorstehendem ersichtlich ist, ist für die Anwendung der Erfindung noch eine praktische Methode der Berechnung dieser Flächen erforderlich.9. When heating granular materials of the type described here is the normal course of reactions as determined by periodic examination of the heated The mass is determined with a prick or other sharp instrument, the following: a) Development of a sticky and plastic state, mainly from the finer components of the mass, at the beginning of the liquid formation, b) Increasing stickiness with increasing liquid formation, c) Decreasing stickiness and increasing hardness as soon as the liquid has the coarser refractory grains reacts and is itself converted into fire-resistant compounds, which in the case of the relevant Temperature are fixed, d) Final formation of a highly refractory mass, the is hard and solid even at 160o to 1700 ° C and no longer contains any liquid. This strength is usually retained. when the mass is at room temperature is cooled. In the case of dicalcium silicate formation, dust formation and decay can occur enter after cooling unless a stabilizing agent such as boric acid is added is used to prevent the inversion from beta to gamma form. to. Although the Significance of the relative surface areas of the reacting oxides can be seen from the above is still a practical method of calculation for the application of the invention these areas are required.
Der Bestimmung der realtiven Oberfläche der Reaktionsteilnehmer liegt ihre Siebanalyse zugrunde. Jede Siebteilung kann benutzt werden. Zur Veranschaulichung wird die Teilung nach Tyler gewählt, der das Prinzip quadratischer Öffnungen mit jeweils der doppelten Fläche der nächstkleineren Größe zugrunde liegt. Es wird angenommen, daß der durchschnittliche Durchmesser der Teilchen, die durch ein bestimmtes Sieb gefallen sind und auf dem nächstkleineren der Reihe zurückgehalten werden, um ein Drittel der Differenz zwischen den beiden Maschengrößen größer ist als der Durchmesser der kleineren Öffnung. Obwohl sich diese Beziehung bei jeder Siebanalyse etwas ändert, stellt sie doch eine ausreichend genaue Näherung dar. Weiterhin ist diese Methode zufriedenstellend, gleichgültig, ob sämtliche Siebe der Tylerreihe benutzt werden oder jedes zweite ausgelassen wird. Die relative Oberfläche sehr feiner Fraktionen ist so groß, daß es unter Außerachtlassung jeder größeren Verfeinerung genügt, den mittleren Durchmesser des gesamten Materials zu nehmen, das durch ein Tylersieb mit zoo Maschen (Maschenweite 0,05 mm) fällt.The determination of the realtiven surface of the reactants lies based on their sieve analysis. Any sieve division can be used. As an illustration the division according to Tyler is chosen, who uses the principle of square openings is based on twice the area of the next smaller size. It is believed, that is the average diameter of the particles that pass through a given sieve have fallen and are held back to one on the next lower of the series Third of the difference between the two mesh sizes is greater than the diameter the smaller opening. Although this relationship changes a little with every sieve analysis, it is a sufficiently precise approximation. This method is also satisfactory, regardless of whether all of the Tyler series screens are used or every second one is left out. The relative surface area of very fine fractions is so great that, disregarding any major refinement, it suffices to denote Take mean diameter of all material that passes through a Tyler sieve with zoo meshes (mesh size 0.05 mm) falls.
In der folgenden Tabelle sind die für feuerfeste Materialien am meisten
gebräuchlichen Teilchengrößen aufgeführt sowie die entsprechenden linearen Abmessungen
der tatsächlichen Tyleröffnungen. Aus diesen wurde der durchschnittliche Durchmesser
für Teilchen berechnet, die durch ein Sieb durchfallen und auf dem nächstfolgenden
der Reihe zurückgehalten werden, wobei die obengenannten Annahmen benutzt wurden.
In der letzten Spalte sind die relativen Oberflächen pro Gewichtseinheit von Teilchen
der gegebenen Größe angegeben, wobei diese Oberflächen umgekehrt proportional den
betreffenden Durchmessern sind, eine Beziehung, die starr für Teilchen jeder gegebenen
Form gültig ist. Der Einfachheit halber wurde die Teilchengröße, welche durch ein
Sieb mit Sieböffnungen von 9,42 mm durchfällt und auf einem Sieb mit Sieböffnungen
von 6,72 mm zurückgehalten wird, als Einheit angenommen.
Wegen der vielen praktischen Anwendungsmöglichkeiten der beschriebenen Methode und der Notwendigkeit, klar zwischen der für die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlichen Verfahrensweise und solchen Verfahren zu unterscheiden, mit denen kein zufriedenstellendes Abbinden erreicht wird, ist es erwünscht, eine beträchtliche Anzahl von Beispielen zu geben.Because of the many practical uses of the described Method and the need to clearly distinguish between that for carrying out the invention To distinguish between the procedure required and such procedures, with which a satisfactory setting is not achieved, it is desirable to use a to give a considerable number of examples.
Drei ganz typische Fälle werden zunächst aufgeführt, in denen infolge Außerachtlassung der Lehren der Erfindung wenig oder keine Flüssigkeit an Ort und Stelle gebildet und Vereinigung und Verfestigung des feuerfesten Materials nicht erreicht wurde. Es folgen Beispiele der vielen innerhalb des Rahmens der Erfindung zulässigen Variationen.Three very typical cases are listed first, in which as a result Disregarding the teachings of the invention, little or no liquid in place and Place formed and unification and solidification of the refractory material not was achieved. The following are examples of the many within the scope of the invention allowable variations.
Um weiter die Unterschiede in den Verfahrensweisen besonders herauszustellen, werden in den drei Beispielen, bei denen die Prinzipien der Erfindung nicht angewendet wurden, und in den ersten neun Beispielen erfolgreicher Methoden die gleichen Rohmaterialien und die gleichen Gewichtsverhältnisse angewendet, jedoch nehmen die stattfindenden Reaktionen infolge von Variationen der Korngröße und demzufolge der relativen Oberflächen einen verschiedenen Verlauf.To further emphasize the differences in the procedures, are illustrated in the three examples in which the principles of the invention are not applied and the same raw materials for the first nine examples of successful methods and the same weight ratios applied, however, take those taking place Reactions due to variations in grain size and consequently in relative surface areas a different course.
Die ausgewählten Rohmaterialien sind hartgebrannter Dolomit (der sogenannte doppelt gebrannte Dolomit) und Quarzit. Beide Materialien sind billig erhältlich in einer Reinheit von 950/, an aufwärts, und der Einfachheit halber werden alle Verunreinigungen außer acht gelassen und der Dolomit mit 58,2°/o CaO und 41,8°/o M90 und der Quarzit als ioo °/a Si 02 angenommen. Beide Materialien sind auf etwa 9,42 mm maximaler Größe zerkleinert erhältlich und sind im Verhältnis von g2,6 Gewichtsteilen Dolomit und 7,4 Gewichtsteilen Quarzit anzuwenden. Werden sie vollständig umgesetzt, so bilden sie in jedem Falle etwa 28,1 °/o Tricalciumsilikat und lassen 33,2 °/o freien Kalk und 38,7 °/o freie Magnesia als Periclas zurück. Beispiel i Zur Verwendung als Ausbesserungsmaterial in einem offenen Herdofen werden der Dolomit und die Kieselerde auf Durchgang durch ein Sieb einer Maschenweite von 9,42111111 zerkleinert, darauf sorgfältig gemischt und in den heißen Ofen an die gewünschte Stelle gebracht. Da die beiden Materialien fast identische Siebanalysen haben, beträgt die Dolomitmenge jeder gegebenen Siebfraktion im Durchschnitt das 12,5fache der Kieselerdemenge (92,6/7,4), und ihre Oberflächen weisen die gleichen Verhältnisse auf. Bei Eintreten der Reaktion werden Spuren niedrigschmelzender Flüssigkeit rund um jedes Kieselerdeteilchen, ob groß oder klein, gebildet; wegen der großen Menge sofort verfügbaren feinen Dolomits findet jedoch fast augenblicklich die Umsetzung mit ihr zu feuerfesten Silikaten statt, und zu keiner Zeit ist eine merkliche Menge Flüssigkeit vorhanden. Wegen der groben Beschaffenheit der Reaktionsteilnehmer wird das Gleichgewicht (wenn überhaupt) nur nach einer langen Erhitzungsperiode erreicht, wonach Teilchen von Tricalciümsilikat (die wahrscheinlich etwas Orthosilikat einschließen) innerhalb der Masse verteilt sind, jedoch hat kein merklicher Schwund stattgefunden und sich kein allgemeines Abbinden ergeben. Da die Lehren des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht angewandt wurden, wurden die Ziele nicht erreicht.The selected raw materials are hard-burned dolomite (the so-called double fired dolomite) and quartzite. Both materials are available cheaply in a purity of 950 /, on upwards, and for the sake of simplicity all will Impurities ignored and the dolomite with 58.2% CaO and 41.8% M90 and the quartzite assumed to be 100 ° / a Si 02. Both materials are on about 9.42 mm maximum size available shredded and are in a ratio of g2.6 parts by weight Dolomite and 7.4 parts by weight quartzite to be used. Are they fully implemented, so in each case they form about 28.1% tricalcium silicate and leave 33.2% free lime and 38.7% free magnesia as periclas. Example i For use dolomite and silica are used as repair material in an open hearth furnace crushed on passage through a sieve with a mesh size of 9.42111111, then carefully mixed and placed in the desired place in the hot oven. There the two materials have almost identical sieve analyzes, the amount of dolomite is each given sieve fraction on average 12.5 times the amount of silica (92.6 / 7.4), and their surfaces have the same proportions. When the reaction occurs there are traces of low-melting liquid around every silica particle, big or small, educated; because of the large amount of fine dolomite immediately available almost instantly, however, it is converted into refractory silicates with it instead, and at no time is there an appreciable amount of fluid. Because the coarse nature of the respondents the equilibrium (if any) reached only after a long period of heating, after which particles of tricalcium silicate (which will likely include some orthosilicate) throughout the mass are, however, no noticeable shrinkage has taken place and no general Setting result. Because the teachings of the inventive method are not applied the objectives were not achieved.
Beispiel 2 In diesem Falle wird die Kieselerde im groben 1 Zustand
belassen und der Dolomit fein zerkleinert. Dies verschlechtert nur die Lage, da
mehr feiner Dolomit als vorher nunmehr zur sofortigen Umsetzung mit etwa gebildeter
Flüssigkeit verfügbar ist. Das Ergebnis ist sogar noch schlechter als im Beispiel
i. 1 Beispiel 3 Beide Reaktionsteilnehmer werden nunmehr auf Durchgang durch ioo
Maschen zerkleinert und langsam auf 1650°C, der höchsten Temperatur des 1 offenen
Herdofens, erhitzt und hierbei für i Stunde
gehalten. Wie im Beispiel
i sind die Oberflächen der beiden Bestandteile wiederum proportional ihrem jeweiligen
Gewicht. Da ein großer ÜberSChuß an Kalk zur Vereinigung mit der Kieselerde vorhanden
ist, reagieren diese Oxyde selektiv bevorzugt vor Magnesia und Kieselerde, wie oben
erklärt, und es besteht die Tendenz zur Bildung eines Silikates mit einem hohen
Kalk-Kieselerde-Verhältnis. Aus nicht ganz klaren Gründen beginnt tatsächlich zuerst
die Bildung des Orthosilikates, und dies sogar bei einer Temperatur, die weit unter
dem Schmelzpunkt jeder der möglichen binären oder ternären Eutektiken liegt. In
Berührung mit überschüssigem Kalk bei 1650°C reagiert jedoch die Kieselerde zuletzt
zu Tricalciumsilikat, wobei die gesamte Magnesia und ein großer Teil des Kalks noch
frei bleiben, wie bereits erklärt, und da zu keiner Zeit eine nennenswerte Menge
anFlüssigkeit vorhanden war, ist die Masse als Ganzes weich und leicht zerbröckelnd.
Die Ergebnisse sind offensichtlich ähnlich, - wenn irgendeine andere :direkte Zerkleinerung«
beider Reaktionsteilnehmer zur Anwendung kommt. Beispiel 4 In diesem Falle wird
der Dolomit zunächst auf etwa 3 Maschen zerkleinert, eine geeignete Größe zur Ausbesserung
von Stahlofenwandungen, und das Material von - 8 Maschen wird durch Sieben entfernt
und auf ioo-Maschen-Durchgang gemahlen, wie dies auch bei der Kieselerde der Fall
ist. Als Bindemittel wird das Kalk-Magnesia-Kieselerde-Eutektikum genommen, das
bei 1321°C schmilzt und 30,5, 8,o und 645 % der drei Oxyde enthält. Es ist dann
notwendig, die erforderlichen Oberflächen des Dolomits und der Kieselerde zu berechnen.
Da mit Verwendung von Dolomit ein Überschuß von Magnesia über die eutektische Zusammensetzung
verbunden ist, brauchen nur der Kalk und die Kieselerde als Anfangsreaktionsteilnehmer
betrachtet zu werden. Ihre Gewichtsanteile betragen 30,5 und 61,5,
und im Idealfalle sollten dies auch ihre relativen Oberflächen sein. Da nach der
obigen Tabelle Kieselerde einer Größe von - ioo Maschen eine Oberfläche von 155
Einheiten pro Gewichtseinheit hat, beträgt die Gesamtoberfläche 1147 Einheiten,
und 1147 Einheiten sind für den Kalk erforderlich oder 976 Einheiten für
den Dolomit. Die folgende Tabelle zeigt, wie die Oberfläche des groben Dolomits
aus seiner Siebanalyse berechnet wird
Die obige Berechnung wurde ausführlich als Erläuterung der angewendeten Methode gegeben; da jedoch die 5,23 Teile feinen Dolomits 83 % der erforderlichen Oberfläche des Dolomits ausmachen, ist es offensichtlich, daß keine ausführliche Berechnung der Oberfläche des sehr groben Materials notwendig ist. Tatsächlich sind die Ergebnisse ganz zufriedenstellend, wenn die grobe Fraktion ganz außer acht gelassen wird und 6,3 Teile feinen Dolomits benutzt werden, um die 976 Oberflächeneinheiten zu liefern. Dieses Verfahren ist zulässig, wenn, wie hier, die groben Teilchen im Durchschnitt etwa den ioofachen durchschnittlichen Durchmesser der Teilchen in der feinen Fraktion aufweisen und das Ziel eine hoch kieselsäurehaltige Flüssigkeit ist.The above calculation has been given in detail as an explanation of the method used; however, since the 5.23 parts of fine dolomite account for 83% of the required surface area of the dolomite, it is evident that no detailed calculation of the surface area of the very coarse material is necessary. In fact, when the coarse fraction is completely disregarded and 6.3 parts of fine dolomite are used to provide the 976 surface units, the results are quite satisfactory. This method is acceptable when, as here, the coarse particles are on average about 10 times the average diameter of the particles in the fine fraction and the target is a highly silicate liquid.
Wenn die Mischung von grobem und feinem Dolomit und feiner Kieselerde steigender Temperatur ausgesetzt wird wie in einem Laboratiorumstest oder auf den Wandungen eines offenen Herdofens, so tritt Flüssigkeitsbildung ein, die leicht als beginnendes Schmelzen bei fast genau 1321°C zu beobachten ist, dem Schmelzpunkt des Eutektikums, dessenZusammensetzung das Ziel war. Die gebildete Flüssigkeit (7,4/0,6i5 Gewichtsprozent oder grob 12 Gewichtsprozent) umhüllt schnell alle größeren Teilchen, und mit Erhöhung der Temperatur tritt eine Reihe von Reaktionen ein, bis die pastenförmige Masse hart und fest wird, und zwar selbst bei den höchsten Ofentemperaturen. Dieser Zustand verbleibt nach dem Abkühlen. Beispiel 5 In diesem Falle ist ein feinerer Dolomit, der zum Durchgang durch 6 Maschen zerkleinert wurde, bei einer Temperatur zu binden, die so niedrig wie möglich ist. Da die durchschnittliche Teilchengröße etwa halb so groß ist wie die des vorigen Beispiels, kann man einfach die Fraktion von -16 Maschen entfernen, und sie ebenso wie die Kieselerde auf eine Größe mahlen, die durch Zoo Maschen fällt. Die relativen Korngrößen und Oberflächen sind dann im wesentlichen die gleichen wie vorher, und die Reaktionen verlaufen in ähnlicher Weise. Das Abbinden kann durch Brennen bei 1350'C erfolgen, jedoch ist eine etwas höhere Temperatur erwünscht, wenn die Reaktionen bis zur Vollendung durchzuführen sind.When the mixture of coarse and fine dolomite and fine silica is exposed to increasing temperature as in a laboratory test or on the Walls of an open hearth furnace, the formation of liquid occurs easily as the beginning of melting can be observed at almost exactly 1321 ° C, the melting point of the eutectic whose composition was the goal. The liquid formed (7.4 / 0.6i5 Weight percent or roughly 12 weight percent) quickly envelops all larger particles, and as the temperature rises, a series of reactions occurs, until the paste-like one The mass becomes hard and firm, even at the highest oven temperatures. This State remains after cooling. Example 5 In this case is a finer one Dolomite crushed to pass through 6 meshes at a temperature to tie that is as low as possible. Because the average particle size is about half the size of that of the previous example, you can just use the fraction remove from -16 meshes, and grind them just like the silica to a size which falls through zoo meshes. The relative grain sizes and surfaces are then essentially the same as before and the reactions are more similar Way. The setting can be done by firing at 1350'C, but one thing is a bit higher temperature desirable when carrying out the reactions to completion are.
Eine Mischung dieser Art kann wie im Beispiel4 zum Ausbessern benutzt werden. Es bestehen jedoch merkliche Unterschiede zwischen den beiden Fällen. Vom praktischen Gesichtspunkt aus ist es erwünscht, daß wenig Staub gebildet wird, wenn feuerfeste Materialien in einen Ofen geworfen werden, denn der Staub kann in einigen Fällen mit den Ofengasen ausgetragen werden wie in einem offenen Herd oder sich in der Mitte eines Ofens absetzen statt auf den Wandungen, wo er gebraucht wird, wie in einem elektrischen Ofen. Das grobere Material besitzt daher einen praktischen Vorteil. Andererseits binden sich sehr grobe Materialien nicht so schnell oder zu einer so dichten Masse ab, wie dies bei solchen Materialien der Fall ist, die einen beträchtlichen Anteil an Feinteilen enthalten. Somit kann die zweite Materialart für diesen Zweck gewählt werden.A mixture of this kind can be used for mending as in example 4 will. However, there are noticeable differences between the two cases. From the from a practical point of view, it is desirable that little dust is generated when Refractories can be thrown into an oven because the dust can be in some Cases with the furnace gases are discharged as in an open hearth or yourself place in the middle of an oven instead of on the walls where it is needed, like in an electric furnace. The coarser material therefore has a practical one Advantage. On the other hand, very coarse materials do not bind as quickly or too such a dense mass, as is the case with such materials, the one considerable amount of fines contain. Thus, the second Material type can be chosen for this purpose.
Ferner benötigen die groberen Materialien eine beträchtlich längere Zeit, um vollständig zu reagieren und alle Flüssigkeit auszuscheiden, und werden demzufolge länger in einem plastischen bzw. pastenförmigen Zustand verbleiben. Diese Fälle zeigen, wie der Grad des Abbindens, der Temperaturbereich, bei dem der plastische Zustand bestehenbleibt, und die Dichte des Endproduktes durch Veränderung der Korngrößen der reagierenden Materialien bestimmt werden können. Beispiel 6 Dieser Fall ist dem des Beispiels 5 ähnlich, jedoch ist der durchschnittliche Teilchendurchmesser der groben Fraktion nochmals um 5o0/, reduziert, d. h. auf etwa i,oi6 mm. Während ein solcher Fall technisch ungewöhnlich ist, kann das gleiche Verfahren, wie das vorher beschriebene, angewendet werden, wenn die feine Fraktion so gemahlen wird, daß die gleichen Verhältnisse von durchschnittlichem Durchmesser und Gesamtoberfläche der groben und feinen Fraktion aufrecherhalten werden. Beispiel 7 Dieses Beispiel ist eine Abwandlung von Beispiel 6 und dürfte aus wirtschaftlichen Gründen dem dort erforderlichen äußerst feinen Vermahlen vorzuziehen sein. In diesem Falle ist kein Vermahlen über ioo Maschen hinaus notwendig, jedoch wird die Berührung zwischen den feineren Fraktionen, welche die anfänglichen Reaktionsteilnehmer sein sollen, durch Mischen dieser Materialien und Verformung zu Kugeln verbessert. Die Bestandteile reagieren dann in der gewünschten Reihenfolge. Die Verformung zu Kugeln ist nicht zu empfehlen, wenn Ziegel produziert werden sollen, sie ist jedoch zufriedenstellend bei der Herstellung von zusammengesetzten Ausbesserungsmaterialien für Öfen. Beispiel 8 Es besteht noch eine andere mögliche Methode der Anwendung der Bedingungen von Beispiel 6, die sich oft als die wirtschaftlichste erweisen kann. An Stelle des Vermahlens der Kieselerde und eines Teils des Dolomits zu einem hohen Feinheitsgrad zur Vermischung mit dem groben Dolomit wird der feine Dolomit weggelassen und die Kieselerde ausreichend grob gelassen, um das gewünschte Oberflächenverhältnis zwischen diesem Bestandteil und dem gesamten Dolomit herzustellen.Furthermore, the coarser materials take a considerably longer time Time to fully react and excrete all fluids, and become consequently remain longer in a plastic or paste-like state. These Cases show how the degree of setting, the temperature range at which the plastic State remains, and the density of the end product by changing the grain sizes the reacting materials can be determined. Example 6 This is the case Similar to that of Example 5 except that the average particle diameter is the coarse fraction again reduced by 5o0 /, d. H. to about i, oi6 mm. While such a case is technically unusual, the same procedure as that previously described, can be used when the fine fraction is ground in such a way that that the same ratios of average diameter and total surface area the coarse and fine fraction are maintained. Example 7 This example is a modification of Example 6 and, for economic reasons, should be the same as there extremely fine grinding required. In this case there is no Grinding beyond 100 stitches is necessary, but the contact between the finer fractions, which are said to be the initial reactants, by mixing these materials and shaping them into spheres. The parts then react in the desired order. The deformation to balls is not recommended when bricks are to be produced, but it is satisfactory in the manufacture of composite repair materials for furnaces. example 8 There is another possible method of applying the conditions of Example 6, which can often turn out to be the most economical. Instead of Grinding of the silica and part of the dolomite to a high degree of fineness to mix with the coarse dolomite, the fine dolomite is omitted and the Silica left sufficiently coarse to achieve the desired surface area between to produce this component and the entire dolomite.
Da wie im Beispiel 4 die Erzeugung des bei 1321'C schmelzenden Eutektikums gewünscht wird, sind die erforderlichen Oberflächen der Kieselerde und des Dolomits wiederum 1i47 und 976. Die relativen Gewichte sind 7,4 und 92,6; wenn somit der gesamte Dolomit in Betracht gezogen wird, beträgt der erforderliche durchschnittliche Teilchendurchmesser der Kieselerde o,o69 mm, was ein wenig kleiner ist als die Größe der Teilchen, die durch 15o Maschen fallen und auf Zoo Maschen zurückgehalten werden.. Mehr als die Herstellung einer geringen Korngröße dieser Art ist es gleichfalls zufriedenstellend und viel leichter, etwa die richtigen Verhältnisse von -65 +ioo und -ioo Maschen herzustellen. In diesem Falle zeigt die Berechnung, daß die Verhältnisse 16,5 und 83,5 % die gewünschte Oberfläche ergeben. Diese Abwandlung, welche die Reaktion der Kieselerde mit dem Oberflächenanteil lediglich des vorhandenen Dolomits anstatt mit speziell gemahlenem und überaus feinem Dolomit als mehr oder weniger unabhängigem Bestandteil einschließt, erfordert somit kein sehr feines Mahlen der Kieselerde. Im Durchschnitt ist. die Kieselerde jedoch noch viel feiner als der Dolomit, und zwar ist das Verhältnis rund 15: 1. Beispiel 9 Bei der Verwendung einer Mischung von Dolomit und Kieselerde kann, anstatt die groberen Teile auszusieben und die feinen Teile weiterer Zerkleinerung zu unterwerfen (wie im Beispiel 4), die Zerkleinerungsmethode manchmal so geändert werden, daß der gewünschte Anteil an Feinteilen vorhanden ist. Beispielsweise kann Dolomit, der in einem Backenbrecher oder Schwingbrecher auf 3 oder 4 Maschen reduziert wurde, in eine Rohr- oder Kugelmühle von. geringem Durchmesser eingebracht werden, vorzugsweise mit dem gewünschten Anteil an feiner Kieselerde, und dort ohne Zusatz eines schweren Zerkleinerungsmittels gemahlen werden, bis die Teilchen durch allmähliche Abreibung erodiert sind und jeder gewünschte Anteil an feinem Material gebildet ist. Durch einfaches Anhalten der Mühle, wenn eine Siebanalyse des Produktes den gewünschten Anteil an Feinteilen zeigt, erhält man eine sich selbst abbindende Mischung von grobem und feinem Material. In kontinuierlichem Verfahren wird die Einsatzmenge lediglich so kontrolliert, daß in dem Produkt der gewünschte Prozentsatz an Feinteilen erhalten wird, der leicht wie oben berechnet wird. Es ist unwesentlich, ob die Kieselerde von größerer Feinheit ist als der feine Dolomit, vorausgesetzt, daß erstens das Verhältnis der Teilchengröße der groben und feinen Fraktionen des Dolomits ausreichend groß ist, daß sie fast unabhängig reagieren, oder zweitens die Gesamtoberfläche sowohl der groben als auch der feinen Dolomitfraktionen das gewünschte Verhältnis zu der Oberfläche der Kieselerde aufweist. Beispiel 10 In den Beispielen 4 bis 9 war das Ziel in jedem Falle die Bildung von etwa 12% des bei 1321°C schmelzenden Kalk-Magnesia-Kieselerde-Eutektikums, und dieses Ergebnis wurde im wesentlichen in allen Fällen erreicht. Bei Verwendung der gleichen Rohmaterialien in genau den gleichen Verhältnissen ist es jedoch gut möglich, durch Regulierung der Korngröße der Bestandteile einen anderen Anteil eines anderen niedrigschmelzenden Materials, das als Bindemittel wirkt, herzustellen. Es kann beispielsweise erwünscht seih, eine größere Menge Flüssigkeit von niedrigerer Viskosität zu erzeugen. Das Kalk-Magnesia-Kieselerde-Phasengleichgewichtsdiagramm zeigt, daß in diesem System einbei 1359°C schmelzendes Eutektikum mit der Zusammensetzung 29,7°/o Ca0, 20,3°/o M90, 50,0% SiO2, vorhanden ist. Wegen seines niedrigeren Silikatgehaltes hat es eine beträchtlich niedrigere Viskosität als das bei 1321°C schmelzende Eutektikum, und wenn es aus 7,q.0/, Kieselerde und Dolomit gebildet wird, erzeugte es offenbar 14,80/, Flüssigkeit im Vergleich zu 120/, bei den vorigen Fällen. Diese Anteile liegen beide innerhalb des am meisten gewünschten Bereichs. Benutzt man die gleiche Berechnungsmethode wie im Beispiel q., so wird der Anteil des Dolomits von -ioo Maschen lediglich erhöht, bis seine Oberfläche (strenggenommen auch einschließlich der Oberfläche des groberen Dolomits) das gewünschte Verhältnis zu der Oberfläche der Kieselerde aufweist. Da in diesem Falle praktisch keine selektive Kraft vorhanden ist wie zwischen Kalk und Magnesia, ist es richtig, die gesamte Oberfläche des Dolomits anstatt die des Kalks allein zu nehmen, und da die Kieselerde 5o0/, des Gesamtgewichtes ausmacht, sind gleiche Flächen erforderlich. Nach dem Erhitzen wird unzweifelhaft ein wenig des bei 1321°C schmelzenden Eutektikums zuerst gebildet, aber sobald die Temperatur ausreichend steigt, geht dieses schnell zu dem bei 1359°C schmelzenden Eutektikum über wegen des zusätzlich vorhandenen feinen Kalks und der Magnesia, und wirksames Binden findet anschließend statt. Beispiel ii Dieses Beispiel wurde gewählt, um eine annähernde Grenze des Bereiches festzulegen, in dem diese Methode zufriedenstellend beim Binden körnigen Dolomits mit Kieselerde benutzt werden kann. Diese Grenze liegt jedoch nicht in der Reaktionsmethode zur Bildung von Flüssigkeit an Ort und Stelle begründet, sondern ergibt sich eher aus der in den vorigen Anwendungen zum Ausdruck gebrachten Tatsache, daß der niedrigschmelzende Bestandteil selbst im wesentlichen vollständig bei i5oo° C flüssig sein sollte, um ein zufriedenstellendes Binden für die feuerfesten Körner des Dolomits zu bewirken. Im gegenwärtigen Falle erfordert dies einen Kieselerdegehalt von etwa 42 0/, in dem niedrigschmelzenden Anteil. Eine solche Bindung kann an Ort und Stelle gebildet werden, indem 7,¢Teile Kieselerde von -ioo Maschen mit 92,6 Teilen Dolomit einer solchen Korngröße verwendet werden, daß die Oberfläche 58/q.2 von 1147 oder 1584 Einheiten beträgt. Während die Reaktion dieser Bestandteile leicht in der gewünschten Weise stattfindet, haben Versuche gezeigt, daß die Bindung nicht so stark entwickelt ist wie mit niedrigschmelzenden Bestandteilen von höherem Kieselerdegehalt, und dieser Fall wird deshalb als Grenzfall angesehen. Die Methode ist bis hinab zu 42 0/, Kieselerde anwendbar, aber nicht darunter. Diese Grenze ist natürlich die gleiche wie die der Oberfläche der Kieselerde, bezogen auf die Gesamtoberfläche aller Teilchen in der vollständigen Mischung.Since, as in Example 4, the generation of the eutectic melting at 1321 ° C is desired, the required surfaces are silica and dolomite again 1i47 and 976. The relative weights are 7.4 and 92.6; if thus the total dolomite is taken into account, the average required is Particle diameter of the silica is 0.069 mm, which is a little smaller than the size of particles falling through 15o meshes and being retained on zoo meshes .. It is also more than the production of a small grain size of this kind satisfactory and much lighter, about the right proportions of -65 + ioo and -ioo meshes. In this case the calculation shows that the ratios 16.5 and 83.5% result in the desired surface. This modification which the Reaction of the silica with the surface portion only of the dolomite present instead of using specially ground and extremely fine dolomite as more or less thus does not require a very fine grinding of the Silica. On average is. the silica, however, is much finer than that Dolomite, the ratio is around 15: 1. Example 9 When using a Mixture of dolomite and silica can be used instead of sifting out the coarser parts and to subject the fine parts to further comminution (as in Example 4), the grinding method can sometimes be changed to get the desired proportion is present on fine particles. For example, dolomite can be found in a jaw crusher or vibratory crusher reduced to 3 or 4 meshes in a tube or ball mill from. small diameter are introduced, preferably with the desired proportion on fine silica, and there without the addition of a heavy grinding agent be ground until the particles are eroded by gradual attrition and any desired proportion of fine material is formed. By simply stopping the mill, if a sieve analysis of the product, the desired proportion of fines shows a self-setting mixture of coarse and fine material is obtained. In a continuous process, the amount used is only controlled so that the desired percentage of fines is obtained in the product, which easily as calculated above. It is immaterial whether the silica is of any greater fineness is than the fine dolomite, provided that, first, the ratio of the particle size the coarse and fine fractions of dolomite are sufficiently large that they are almost react independently, or secondly, the total surface area of both the coarse and the coarse of the fine dolomite fractions the desired ratio to the surface area of the silica having. Example 10 In Examples 4 through 9, the aim in each case was that Formation of about 12% of the lime-magnesia-silica eutectic which melts at 1321 ° C, and this result was achieved in essentially all cases. Using however, of the same raw materials in exactly the same proportions, it is good possible by regulating the grain size of the constituents a different proportion of a other low-melting material that acts as a binder. For example, it may be desirable to use a larger amount of liquid from a lower amount of liquid To generate viscosity. The lime-magnesia-silica phase equilibrium diagram shows that in this system a eutectic melting at 1359 ° C with the composition 29.7% Ca0.20.3% M90, 50.0% SiO2 is present. Because of his lower in silicate it has a considerably lower viscosity than that Eutectic melting at 1321 ° C, and when it is made of 7, q.0 /, silica and dolomite is formed, it apparently produced 14.80 /, liquid compared to 120 /, at the previous cases. These proportions are both within what is most desirable Area. If the same calculation method is used as in example q., the proportion of dolomite from -ioo meshes only increases until its surface (strictly speaking including the surface of the coarser dolomite) the desired Has relationship to the surface area of the silica. As practical in this case there is no selective force as between lime and magnesia, it is correct taking the entire surface of the dolomite instead of that of the lime alone, and Since the silica makes up 50% of the total weight, the same areas are required. After heating there will undoubtedly be some of the eutectic melting at 1321 ° C formed first, but as soon as the temperature rises sufficiently, this happens quickly to the eutectic melting at 1359 ° C because of the additional fine lime and magnesia, and effective binding then takes place. example ii This example was chosen to define an approximate limit of the area in which this method works satisfactorily in binding granular dolomites with silica can be used. However, this limit does not lie in the reaction method Formation of fluid in place is justified, but rather arises from it the fact expressed in previous applications that the low-melting point The component itself should be essentially completely liquid at 150 ° C, to effect a satisfactory bond for the refractory grains of the dolomite. In the present case this requires a silica content of about 42 0 / in the low melting point. Such a bond can be formed in place be by adding 7. ¢ parts of silica from -ioo mesh with 92.6 parts of dolomite a Such a grain size can be used that the surface 58 / q.2 of 1147 or 1584 Units is. While the reaction of these components easily in the desired As it takes place, experiments have shown that the bond does not develop as strongly is like with low-melting constituents of higher silica content, and this case is therefore viewed as a borderline case. The method is down to 42 0 /, silica applicable but not below. This limit is of course the same like that of the surface of the silica, based on the total surface of all particles in the full mix.
Beispiel 12 Es bleibt in der Reihe von Dolomit-Kieselerde-Kombinationen noch ein sehr wichtiger Fall zu betrachten, welcher die extreme Grenze nach der anderen Richtung hin darstellt. Dieses Extrem ist die Verwendung von 7,4% feiner, freier Kieselerde mit grobem, hartgebranntem Dolomit jeder handelsüblichen Korngröße mit wenig oder ohne Feinfraktion darin. Tatsächlich ist gutes Binden gewährleistet, wenn etwa 5 bis 15 0/, feine Kieselerde benutzt werden und feiner Dolomit im wesentlichen nicht vorhanden ist. Dieses überraschende Ergebnis wird durch das Studium des Kalk-Magnesia-Kieselerde-Gleichgewichtsdiagramms erklärt. Dieses zeigt die Tatsache, daß bei Umsetzung feiner Kieselerde von großer Oberfläche mit grobem Dolomit von kleiner Oberfläche (d. h. bei Umsetzung eines großen Anteils Kieselerde mit einem verhältnismäßig kleinen Anteil Dolomit) noch ein wenig des bei 1321°C schmelzenden Eutektikums gebildet wird. Bei jeder hierüber liegenden Temperatur beginnt die Lösung der verbleibenden Feststoffe, und Base und Säure reagieren zu jeder besonderen Zeit im Verhältnis zu den augenblicklichen Werten ihrer Oberflächen. Infolge der überwiegenden Oberfläche der feinen Kieselerde wird die Schmelze mit steigender Temperatur zunehmend kieselsäurehaltig, bis die Kieselerde weitgehend absorbiert worden ist, wie in Prinzip 5 oben erklärt. Dann ist der Verlauf der Reaktion umgekehrt, und da die kieselsäurehaltige Schmelze die groben Dolomitteilchen umhüllt, reagiert sie weiter mit ihnen, bis ihre Zusammensetzung mit zunehmender Flüssigkeitsmenge durch die niedrigschmelzenden Bereiche, in denen das bei 1321 und 1359C schmelzende Eutektikum liegt, und schließlich in den Bereich, in dem die Feuerfestigkeit schnell in Richtung des Endgleichgewichtes steigt, gegangen ist. Werden 7,q.0/, Kieselerde verwendet, so sind die Endprodukte genau die gleichen wie vor.Example 12 It remains in the series of dolomite-silica combinations Another very important case to be considered, which is the extreme limit after the represents another direction. This extreme is the use of 7.4% finer, Free silica with coarse, hard-burned dolomite of any commercial grain size with little or no fine fraction in it. In fact, good binding is guaranteed, if about 5 to 15%, fine silica is used and fine dolomite is essentially does not exist. This surprising result is made by studying the lime-magnesia-silica equilibrium diagram explained. This shows the fact that when converting fine silica from large Surface with coarse dolomite of small surface (i.e. when implementing a large proportion of silica with a relatively small proportion of dolomite) a little of the eutectic melting at 1321 ° C is formed. With everyone about this lying temperature begins the solution of the remaining solids, and base and Acids react at any particular time in relation to the instantaneous values their surfaces. As a result of the predominant surface of the fine silica the melt increasingly contains silicic acid with increasing temperature until the silica has been largely absorbed, as explained in Principle 5 above. Then the course the reaction is reversed, and since the silicic acid-containing melt contains the coarse dolomite particles enveloped, it continues to react with them until its composition increases Amount of liquid through the low-melting areas in which the 1321 and 1359C melting eutectic lies, and finally in the area in which the Fire resistance increases rapidly towards the final equilibrium, has gone. If 7, q.0 /, silica is used, the end products are exactly the same as before.
Hieraus ergibt sich das Prinzip - eins von allgemeiner Nutzanwendung -, daß - selbst wenn man von reiner Kieselerde oder hochfeuerfesten Silikaten ausgeht - eine fortlaufende Reihe von Schmelzen von abnehmender Azidität gebildet werden, wenn die Korngrößen so kontrolliert werden, daß die Richtung der Flüssigkeitsbildung nach Verschwinden der Kieselerde oder der Silikate als solchen über einen Bereich niedrigschmelzender Zusammensetzungen oder Eutektiken geleitet wird. An einem oder mehreren Punkten in dieser Reihe sind die Bedingungen höchst günstig für die Entwicklung von Flüssigkeiten, die wirksame Bindemittel für basische,feuerfeste Materialien darstellen.This gives rise to the principle - one of general use - that - even if you start from pure silica or highly refractory silicates - a continuous series of melts of decreasing acidity are formed, when the grain sizes are controlled so that the direction of liquid formation after the disappearance of the silica or the silicates as such over an area low-melting compositions or eutectics is conducted. At one or several points in this series, the conditions are most favorable for development of liquids that are effective binders for basic, refractory materials represent.
Obwohl dieses besondere Prinzip gewöhnlich nichts anderes erfordert als eine grobe Schätzung der Oberfläche der Reaktionsteilnehmer, ist seine Anwendung nicht in allen Fällen den in den vorherigen Beispielen beschriebenen Verfahrensweisen überlegen, denn bei Verwendung einer verhältnismäßig großen Menge groben basischen feuerfesten Materials und einer kleinen Menge eines feinen, sauren Reaktionsteilnehmers ergibt sich gewöhnlich ein Produkt von hoher Porosität, das für einige Zwecke weniger brauchbar ist als dichteres Material, das von einem weiteren Bereich von Korngrößen abgeleitet ist.Although this particular principle usually does not require anything else as a rough estimate of the surface area of the reactants, is its application not in all cases the procedures described in the previous examples superior, because when using a relatively large amount of coarse basic refractory material and a small amount of a fine, acidic reactant The result is usually a product of high porosity, which for some purposes is less is useful as a denser material that is of a wider range of grain sizes is derived.
Beispiel 13 In allen vorstehenden Beispielen war eines der Rohmaterialien ein hartgebrannter Dolomit, wie er gewöhnlich beim Ausbessern offener Herdöfen und elektrischer Stahlöfen benutzt wird. Die Methode des Bindens durch Reaktion und Flüssigkeitsbildung an Ort und Stelle ist ebenfalls in gleicher Weise anwendbar auf Mischungen, die rohen Dolomit enthalten, der im reinen Zustand 30,40/, Kalk, 21,90/, Magnesia und 48,70/0 Kohlendioxyd enthält. Benutzt man die im Beispie14 angegebene Berechnungsmethode, so ist ersichtlich, daß man zur Bildung-des gleichen bei 1321°C schmelzenden Eutektikums und des gleichen Endproduktes auf 7,4 Teile feiner Kieselerde 92,6/o,513 oder 18o,6 Teile Rohdolomit benutzen muß, von dem 170,4 Teile -3 +8 Maschen sein können und io,2Teile auf die Feinheit der Kieselerde von -ioo Maschen gemahlen werden müßten. Anders ausgedrückt, man berücksichtigt nur die anwesenden nicht flüchtigen Oxyde. Der Rohdolomit und die Kieselerde waren nach Erhitzen auf i4oo° C und Abkühlen auf Raumtemperatur stark gebunden. Das Produkt war in unerwünschtem Maße porös, jedoch waren die groben Teilchen so vollkommen glasiert, daß, wenn die Masse für 48 Stunden unter Wasser gehalten wurde, trotz ihres hohen Gehaltes an freiem Kalk eine fast nicht zu beachtende Löschung eintrat.Example 13 In all of the above examples was one of the raw materials a hard-burned dolomite, as usual more open when mending Hearth ovens and electric steel ovens is used. The method of tying through Reaction and fluid formation in place is also in the same way applicable to mixtures containing raw dolomite, which in the pure state 30.40 /, Contains lime, 21.90 /, magnesia and 48.70 / 0 carbon dioxide. If you use the example 14 specified calculation method, it can be seen that one for the formation of the same at 1321 ° C melting eutectic and the same end product to 7.4 parts of fine silica 92.6 / o, 513 or 18o, 6 parts of raw dolomite must be used, of which 170.4 Parts -3 +8 meshes can be and io, 2 parts to the fineness of the silica of -ioo meshes would have to be ground. In other words, you just take into account the non-volatile oxides present. The raw dolomite and silica were after Heating to 400 ° C and cooling to room temperature strongly bound. The product was undesirably porous, but the coarse particles were so perfect glazed that if the mass was kept under water for 48 hours, in spite of that Due to their high content of free lime, an almost negligible extinction occurred.
Es ist ersichtlich, daß man, falls gewünscht, eine große Menge einer
Mischung von 7,4 Teilen feiner Kieselerde und io,2 Teilen feinen Rohdolomits herstellen
kann, die sich unbegrenzt ohne Veränderung erhält, und diese Mischung nach Bedarf
in Mischung mit groberem hartgebranntem Dolomit verwenden kann. Zuweilen können
andere Anteile günstig sein. Beispiel 14 In einigen Stahlwerken wird Rohdolomit,
aus dem die Feinteile entfernt wurden, weitgehend als Ausbesserungsmaterial für
offene Herdöfen benutzt, aber von selbst bindet dieser nicht an der betreffenden
Stelle ab und verleiht daher den Wandungen nur zeitweise Schutz, da er von der Schlacke
ausgetragen wird und nach Beendigung jedes Erhitzens ersetzt werden muß. Viel größere
Stabilität kann erreicht werden, wenn man das gleiche Prinzip wie im Beispiel 12
nutzbar macht und diesem Dolomit etwa 5 bis io °/o feine Kieselerde einverleibt.
Um Absonderung und Staubentwicklung zu verringern, kann es erwünscht sein, erstens
die Mischung feucht anzuwenden, mit oder ohne zeitweilige Bindung, um die Umhüllung
der groberen Teilchen durch die Feinteile zu bewirken, oder zweitens die Kieselerde
in Kugeln zu verformen. Wird der letztere Weg beschritten, ist es vorzuziehen, eine
Mischung von 7,4 Teilen feiner Kieselerde und 1o,2 Teilen feinen Rohdolomits zu
verwenden, um das bei 1321°C schmelzende Eutektikum an Ort und Stelle vor der Reaktion
mit dem groben Dolomit zu bilden wie im Beispiel 13. Beispiel 15 In allen obigen
Beispielen wurde freie Kieselerde als kieselsäurehaltiges Material benutzt. Oft
ist es jedoch einfacher bzw. wirtschaftlicher, andere Rohmaterialien zu verwenden.
Beispielsweise sind in der Provinz Ouebec zwei Abfallprodukte verfügbar, von denen
keines als solches die am meisten erwünschte Zusammensetzung für die Verwendung
als niedrigschmelzenden Bestandteil aufweist, welche jedoch, feingemahlen und in
geeigneten Verhältnissen zusammengemischt, ausgezeichnete Ausgangsmaterialien für
die Bildung niedrigschmelzender Eutektiken an Ort und Stelle darstellen. Diese Materialien
und ihre angenäherte Zusammensetzung sind folgende:
An Stelle von Asbestabfall können andere Magnesiumsilikate, wie Ollvin, Talk, Forsterit und Enstatit benutzt werden. Bei Verwendung mit Calciummetasilikat zu etwa gleichen Teilen werden geeignete niedrigschmelzende Zusammensetzungen erzeugt.Instead of asbestos waste, other magnesium silicates, such as Ollvin, Talc, forsterite and enstatite can be used. When used with calcium metasilicate Suitable low-melting compositions are produced in approximately equal parts.
Beispiel 16 Falls es erwünscht ist, statt dessen das Eutektikum von 1321°C an Ort und Stelle unter Verwendung der gleichen Rohmaterialien herzustellen, ist es erforderlich, auch etwas feine Kieselerde zuzusetzen.; wie die Berechnung zeigt, ergibt die Verwendung von 58 Teilen Schlacke, 2o Teilen Asbestabfall und 22 Teilen Kieselerde ein Produkt, das die drei Hauptbestandteile in den Verhältnissen 30,5 °/o Kalk, 8,7 °/o Magnesia und 6o,8 °/o Kieselerde enthält, was für alle praktischen Zwecke dicht genug bei der Zusammensetzung des Eutektikums mit 31,5, 8,o und 61,504 liegt. Die Gesamtmischung kann dann aus 5,8 Teilen Schlacke, 2,o Teilen Asbestabfall und 2,2 Teilen Kieselerde, alles auf ioo Maschen oder feiner gemahlen, und go Teilen verhältnismäßig groben gebrannten Dolomits bestehen. Die durch das Brennen erzeugte Bindung ist ebenso gut wie die des Beispiels 15.Example 16 If it is desired instead to prepare the eutectic of 1321 ° C on-site using the same raw materials, it is necessary to add some fine silica as well .; As the calculation shows, the use of 58 parts of slag, 20 parts of asbestos waste and 22 parts of silica yields a product which contains the three main components in the proportions 30.5 % lime, 8.7% magnesia and 60.8% / o contains silica, which for all practical purposes is close enough to the composition of the eutectic with 31.5, 8, o and 61.504 . The total mixture can then consist of 5.8 parts of slag, 2.0 parts of asbestos waste and 2.2 parts of silica, all ground to 100 meshes or finer, plus parts of relatively coarse burnt dolomite. The bond produced by the firing is as good as that of Example 15.
Das gleiche Eutektikum wird gleich gut an Ort und Stelle hergestellt
durch Verwendung von 4o Teilen Schlacke, 42 Teilen Kieselerde und 18 Teilen Dolomit,
sämtlich als Feinteile, die bei Reaktion Flüssigkeit erzeugen, die die drei Hauptoxyde
im Verhältnis 30,40/, Kalk, 8,o0/, Magnesia und 61,60/, Kieselerde enthält. Hieraus
ergibt sich wiederum, wie leicht es ist, geeignete Rohmaterialien in ein solches
Verhältnis zu bringen, daß wirklich eine eutektische Zusammensetzung erzeugt wird.
Beispiel 17 Gute Ergebnisse werden auch erhalten, wenn der feine Dolomit des vorstehenden
Beispiels weggelassen wird und die gleichen Mengenanteile feiner Schlacke und Kieselerde
verwendet werden. Diese beiden Bestandteile beginnen dann miteinander und mit dem
groben Dolomit bei 132=°C oder darunter zu reagieren und setzen die Reaktion fort,
bis sie genügend Kalk und Magnesia absorbiert haben, um wiederum die eutektische
Zusammensetzung zu erreichen. Wie in den Beispielen 12 und 14 gelingt die Bildung
eines Eutektikums an Ort und Stelle, weil die Zusammensetzung der Anfangsreaktionsteilnehmer
durch einen Bereich niedrigschmelzender Zusammensetzungen gerichtet ist durch Reaktion
mit den Oberflächenteilen der feuerfesten körnigen Teilchen selbst. Beispiel 18
Die Flüssigkeitsbildung an Ort und Stelle kommt gleich gut in einem binären System
zustande, beispielsweise in dem System von Kalk und Kieselerde, obwohl solche Fälle
gewöhnlich von geringerem wirtschaftlichem Interesse sind. Grober gebrannter Kalk
in Mischung mit feiner Kieselerde und genügend feinem Kalk, um nach Erhitzen eine
Flüssigkeit der eutektischen Zusammensetzung von 1438'C mit 36 °/o Kalk und 640/,
Kieselerde zu ergeben, setzt sich beispielsweise zu dem Bindemittel für den groberen
Kalk um. Beispiel ig Reaktion und Flüssigkeitsbildung an Ort und Stelle sind wenigstens
von gleichem Interesse auf dem Magnesia-Tonerde-Kieselerde-Gebiet, wo es möglich
ist, die beschriebene Methode zum Binden körniger Magnesia nutzbar zu machen. Beispielsweise
kann ein Einstampfmaterial für die Dauerböden offener Herd-Stahlöfen hergestellt
werden, indem eine Mischung von 48 Teilen feinem Serpentin und 52 Teilen Kugelton
von folgender Zusammensetzung mit körniger Magnesia vereinigt wird:
Aus einem Studium des Magnesia-Tonerde-Kieselerde-Phasengleichgewichtsdiagranuns geht hervor, daß erwünschte niedrigschmelzende Flüssigkeiten an Ort und Stelle durch die Reaktion aiideier kohmaterialien als der in den Beispielen ig und 2o angegebenen gebildet werden können. Forsterit, Enstatit oder Talk können an Stelle des Magnesia enthaltenden Serpentins des Beispiels ig und kalzinierte Tone oder Ziegelgrus an Stelle des Tonerde enthaltenden Kugeltons verwendet werden. Im wesentlichen gleiche Anteile jedes Silikattyps bringen noch die nützlichen niedrigschmelzenden Zusammensetzungen hervor, und endgültige Berichtigungen bzw. Einstellungen können gegebenenfalls durch Zusatz von Magnesia, Kieselerde oder alaunhaltiger Materialien in geeigneten Mengen vorgenommen werden.From a study of the magnesia-alumina-silica phase equilibrium diagram it can be seen that desired low-melting liquids in place and Place by the reaction aiideier coal materials than that in the examples ig and 2o specified can be formed. Forsterite, enstatite or talc can be used in place of the magnesia-containing serpentine of the example ig and calcined clays or Brick gravel can be used in place of the spherical clay containing clay. Essentially equal proportions of each type of silicate bring the useful low-melting points Compositions, and final corrections or adjustments can be made possibly by adding magnesia, silica or materials containing alum be made in appropriate quantities.
Es ist festzustellen, daß in den Beispielen 15 bis 2o die Ausgangsmaterialien für das nicht feuerfeste Silikat so fein sein müssen, daß sie praktisch unabhängig von der groben Masse miteinander reagieren.It is found that in Examples 15 to 20 the starting materials for the non-refractory silicate must be so fine that they are practically independent react with each other from the coarse mass.
Beispiel 21 Zur Orientierung wurde eine Reihe von Laboratoriumsversuchen
mit Kieselerde von - ioo Maschen und »direkt zerkleinertem« totgebranntem Dolomit
durchgeführt, bei denen in ununterbrochenen Versuchen die Anteile Dolomit und Kieselerde
konstant gehalten wurden, jedoch eine grobe Dolomitfraktion ausgelassen wurde; die
Oberfläche wurde somit allmählich vergrößert. Es wurden die folgenden Ergebnisse
erhalten:
Die obigen Beispiele der Bedingungen, die zur zufriedenstellenden Bindung von Körnern von feuerfestem Material führen bzw. nicht führen, sowie die Besprechung der eingeschlossenen Prinzipien zeigen den Sachverständigen, wie die gewünschten Ergebnisse am besten zu erreichen sind. Die Grenzen der Erfindung brauchen jedoch nicht genauer bestimmt zu werden.The above examples of the conditions required to be satisfactory Binding of grains of refractory material lead or not lead, as well as the Discussion of the included principles will show the expert how that the desired results can best be achieved. The limits of the invention need but not to be more precisely determined.
Die abgesonderten oder körnigen Teilchen von feuerfestem Material sind normalerweise diejenigen, die in der technischen Praxis bei der Herstellung von Ziegeln, beim Ausbessern von Stahlöfen usw. verwendet werden, deren Größenbereich sich von einem Produkt, das im wesentlichen vollständig durch ein Sieb von 8 Maschen fällt, bis zu einem Produkt, in dem die größten Teilchen 19,05 bis 25,4o mm groß sind, erstreckt. Auf der groberen Seite besteht keine spezielle Begrenzung, jenseits welcher die Methode nicht anwendbar ist; auf der feineren Seite ist die praktische Grenze die Verwendung von körnigen Materialien, von denen wenigstens 50 % auf einem 2o-Maschen-Sieb zurückgehalten werden.The segregated or granular particles of refractory material are usually those that are in technical practice in manufacturing of bricks, mending steel furnaces, etc., their size range differs from a product that passes essentially completely through an 8 mesh sieve falls to a product in which the largest particles are 19.05 to 25.4o mm in size are, extends. On the coarser side, there is no special limit beyond to which the method is not applicable; on the finer side is the practical one Limit the use of granular materials, at least 50% of which are on one 2o-mesh sieve are retained.
Diese körnigen Materialien müssen eines von mehreren reaktionsfähigen Erdalkalien enthalten, wobei Kalk und Magnesia die hauptsächlichsten darstellen. Hiervon ist Kalk das basischere und somit das reaktionsfähige Oxyd, wenn er allein gebraucht wird oder wie in Dolomit und totgebranntem Quebec-Dolomit wenigstens io 0/0 (Gewichtsprozent) Kalk und wenigstens 6 % mehr Kalk vorhanden ist, als zur Bindung mit der gesamten Kieselerde als Calciumorthosilikat erforderlich ist. Die gesamte Magnesia liegt dann im wesentlichen als inerter Periclas vor. Wenn eine merkliche Kalkmenge vorhanden ist, ist Tonerde insofern störend, als sie niedrigschmelzende Verbindungen bildet, die nicht durch Reaktion mit mehr Kalk abgeschieden werden.These granular materials must be one of several reactive ones Contain alkaline earths, with lime and magnesia being the main ones. Of these, lime is the more basic and thus the reactive oxide when it is alone is used or as in dolomite and dead-burned Quebec dolomite at least io 0/0 (weight percent) lime and at least 6% more lime is present than for binding with all of the silica as calcium orthosilicate is required. The whole Magnesia is then essentially in the form of an inert periclase. If a noticeable If the amount of lime is present, clay is troublesome in that it is low-melting Forms compounds that are not separated out by reacting with more lime.
In den meisten technischen Magnesiten ist mehr als 8o % Magnesia, wenig Tonerde und weniger als 5 Gewichtsprozent Kalk vorhanden, und Magnesia ist dann das reaktionsfähige basische Oxyd. Durch Umsetzung mit der Kieselerde und in dem nicht feuerfesten Material etwa vorhandener Tonerde wandelt es diese in feuerfestes Magnesiumorthosilikat und Magnesiumaluminat um und muß daher in der Endmischung in einem Gewichtsverhältnis vorliegen, das im wesentlichen wenigstens dem x,34fachen der Kieselerde und dem o,4ofachen der Tonerde entspricht. Würde ein kleinerer Anteil Magnesia (oder in gleicher Weise ein größerer Anteil Kieselerde) verwendet, so würde ein Teil der Magnesia bei Endgleichgewicht als das nicht feuerfeste Magnesium - Aluminiumsilikat Cordierit (2 Mg 0 - 2A12 03 - 5 Si 02) und nicht als das feuerfeste Orthosilikat Forsterit (2 Mg 0 - Si 02) auftreten. Ist Magnesia das reaktive Oxyd, so sind 1o °/o oder mehr freie Magnesia in den Körnern erforderlich.Most technical magnesites contain more than 8o% magnesia, there is little clay and less than 5 weight percent lime, and magnesia is then the reactive basic oxide. Through implementation with the Silica and alumina that may be present in the non-refractory material converts it converts these into refractory magnesium orthosilicate and magnesium aluminate and must therefore are present in the final blend in a weight ratio that is substantially at least corresponds to x.34 times that of silica and 0.4 times that of alumina. Would a smaller amount of magnesia (or, in the same way, a larger amount of silica) used, some of the magnesia at final equilibrium would be considered non-refractory Magnesium aluminum silicate cordierite (2 Mg 0 - 2A12 03 - 5 Si 02) and not as the refractory orthosilicate forsterite (2 Mg 0 - Si 02) occur. Is that magnesia reactive oxide, 10 per cent or more of free magnesia is required in the grains.
Die Herstellung eines nicht feuerfesten Silikates durch Wahl geeigneten Ausgangsmaterials in reaktiver Form wurde bereits besprochen. Eine geeignete reaktionsfähige Form kann geschaffen werden durch feines Mahlen und Mischen der Anfangsreaktionsteilnehmer, um eine große Berührungsfläche zwischen ihnen zu schaffen, entweder zwischen den festen Bestandteilen selbst oder zwischen der Anfangsflüssigkeit und den feineren Teilchen, wie beispielsweise im Falle feiner Kieselerde in Berührung mit nur groben, hartgebranntem Dolomit. Sie kann auch ohne äußerst feines Mahlen geschaffen werden, indem die Berührung zwischen den Bestandteilen des Ausgangsmaterials für die nicht feuerfesten Silikate durch Verformung in Kugeln oder Briketts oder auf andere Weise verbessert wird, so daß die Reaktion zwischen diesen Bestandteilen fast unabhängig von anderen vorhandenen Feststoffen, ob grob oder fein, stattfindet.The manufacture of a non-refractory silicate by choosing appropriate Starting material in reactive form has already been discussed. A suitable reactive Shape can be created by finely grinding and mixing the initial reactants, to create a large area of contact between them, either between the solid components themselves or between the initial liquid and the finer ones Particles, such as in the case of fine silica in contact with only coarse, hard-burned dolomite. It can also be created without extremely fine grinding, by keeping the contact between the constituents of the starting material for the not refractory silicates by deformation in balls or briquettes or in any other way is improved so that the reaction between these components is almost independent of other solids present, whether coarse or fine, takes place.
Die Bezeichnung »nicht feuerfeste Silikate« bezieht sich auf Eutektiken und besonders ternäre Eutektiken und umfaßt auch einige niedrigschmelzende Verbindungen, wie Diopsid (Ca 0 - Mg 0 - 7'S'02) und Akerrnanit (2 Ca 0 - MgO - 2 Si 02) , aber nicht auf Monticellit (Ca 0 ' Mg 0 - S' 02) , dessen Kieselerdegehalt zu gering ist, um wirksam zu sein. Die nützlichsten Eutektiken sind diejenigen, die im Bereich 130o bis 1400°C schmelzen, jedoch sind, wie die Phasengleichgewichtsdiagramme zeigen, beträchtliche Bereiche der Zusammensetzung vorhanden, in denen ein hoher Anteil Flüssigkeit bei niedrigen Temperaturen gebildet wird, und das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt alle solchen ternären Bereiche, in denen im wesentlichen das gesamte nicht feuerfeste Silikat bei 1500'C geschmolzen ist, sowie die entsprechenden binären Bereiche, in denen wesentliche Mengen Flüssigkeit bei 1550°C gebildet werden. In bezug auf den Kieselerdegehalt ausgedrückt, umfaßt der Bereich der Zusammensetzung der nicht feuerfesten Silikate des erfindungsgemäßen Verfahrens alle diejenigen, in denen das Ausgangsmaterial als Gruppe, bezogen auf totgebrannte oder verlustfreie Basis, wenigstens 420/, Kieselerde enthält. Anders ausgedrückt, die Gesamtoberfläche aller nicht flüchtigen Oxyde in den Teilchen der Gesamtmischung körniger Teilchen und des kieselsäurehaltigen Materials ist nicht größer als das 2,4fache der Oberfläche der freien und gebundenen Kieselerde in der Mischung. Das zu bindende körnige Material enthält oft ein wenig gebundene Kieselerde. Normalerweise ist sie in den groben körnigen Teilchen nicht in genügender Menge vorhanden, um die Oberfläche der freien und gebundenen Kieselerde merklich zu beeinflussen, jedoch kann sie, wie im Falle des kalkhaltigen Ouebec-Magnesits, sogar den Hauptteil der Kieselerde in der Endmischung liefern, und es ist dann wichtig, sie in die Berechnung der Zusammensetzung des Endproduktes einzubeziehen.The term "non-refractory silicates" refers to eutectics and especially ternary eutectics and also includes some low-melting compounds, like diopside (Ca 0 - Mg 0 - 7'S'02) and Akerrnanite (2 Ca 0 - MgO - 2 Si 02), but not on monticellite (Ca 0 'Mg 0 - S' 02), the silica content of which is too low is to be effective. The most useful eutectics are those that are in the field Melting 130o to 1400 ° C, however, as the phase equilibrium diagrams show, considerable areas of the composition are present in which a high proportion Liquid is formed at low temperatures, and the method according to the invention includes all such ternary domains in which essentially all of them are not refractory silicate is melted at 1500'C, as well as the corresponding binary Areas in which substantial amounts of liquid are formed at 1550 ° C. In In terms of silica content, the range includes composition of the non-refractory silicates of the process according to the invention all those in which the starting material as a group, based on dead burned or lossless Base, at least 420 /, contains silica. In other words, the total surface area all non-volatile oxides in the particles of the total mixture of granular particles and the siliceous material is no greater than 2.4 times the surface area the free and bound silica in the mixture. The granular material to be bound often contains a little bound silica. Usually she's in the rough granular particles are not present in sufficient quantity to remove the surface of the free and bound silica noticeably affect, however, it can, as in the case of the calcareous Ouebec magnesite, even most of the silica in the final mix supply, and it is then important to use them in the calculation of the composition of the To include the end product.
Das Ausgangsmaterial für die nicht feuerfesten Silikate umfaßt die tatsächlichen Teile der vollständigen Mischungen, die durch Reaktion in die nicht feuerfesten Silikate eintreten. Wenn Oberfläche und Korngröße so kontrolliert werden, daß das Schmelzen der Feinteile fast unabhängig von dem groben feuerfesten Material herbeigeführt wird, so bilden diese feinen Fraktionen im wesentlichen das ganze Ausgangsmaterial; wenn jedoch die Oberflächen des körnigen feuerfesten Materials selbst die niedrigschmelzenden Silikate durch Reaktion mit Kieselerde oder als Feinfraktion eingeführten Silikaten bilden sollen, so stellen die Körner in diesem Ausmaß ebenfalls wahres Ausgangsmaterial dar und sind hier als solches aufzufassen. Es ist jedoch offensichtlich, daß selbst im letzteren Falle das körnige feuerfeste Material in großem Überschuß vorhanden ist, und nur diejenigen Teile desselben, die ein Bestandteil der nicht feuerfesten Silikate mit wenigstens 42 °/o Kieselerde werden, sind tatsächliches Ausgangsmaterial für diese Silikate.The starting material for the non-refractory silicates includes actual parts of the complete mixes that are produced by reaction in the not refractory silicates enter. When surface and grain size are controlled in this way, that the melting of the fines is almost independent of the coarse refractory material is brought about, these fine fractions form essentially the whole Starting material; However, if the surfaces of the granular refractory material even the low-melting silicates through reaction with silica or as a fine fraction imported silicates are supposed to form, so do the grains to this extent as well represent true starting material and are to be understood as such here. However, it is evident that even in the latter case the granular refractory material in great excess is present, and only those parts of it which are a constituent of the non-refractory silicates with at least 42% silica are actual Starting material for these silicates.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt diejenigen Mischungen körniger feuerfester Materialien und des Ausgangsmaterials für nicht feuerfeste Silikate, die nach vollständiger Reaktion die wesentliche Ausscheidung niedrigschrnelzender Flüssigkeiten ergeben. Ist die Zusammensetzung der Reaktionsteilnehmer gegeben, so ist die Berechnung des Mindestanteils des erforderlichen körnigen feuerfesten Materials verhältnismäßig einfach, aber in der gewöhnlichen Praxis ist der verwendete Anteil viel größer als dieses Minimum. Beispielsweise kann es bei der Herstellung von Ziegeln mit 1o bis 2o0/, Kalk erwünscht sein, Kalk und Kieselerde gerade mit Dicalciumsilikat auszugleichen, wogegen bei der Anwendung von Dolomit als Ausbesserungsmaterial nur genügend Kieselerde verwendet wird, um die Masse gut zu binden, da die Einbringung von viel Kieselerde in basische Stahlöfen nicht zweckmäßig ist. Die Kieselerde bildet dann Tricalciumsilikat mit einem Teil des Kalks, und die gesamte Magnesia und der größte Teil des Kalks bleiben frei. Mit überschüssiger Magnesia, aber ohne Kalk, reagiert die gesamte Kieselerde zu Forsterit (2 Mg 0 - Si 02) und die gesamte Tonerde zu Spinell (M g0 - A1203), wobei gewöhnlich noch viel Magnesia als Periclas verbleibt.The process of the invention encompasses those granular mixtures refractory materials and the raw material for non-refractory silicates, which after complete reaction the essential excretion of the low-melting point Result in liquids. If the composition of the reaction participants is given, so is the calculation of the minimum proportion of granular refractory required Material is relatively simple, but in common practice that is used Proportion much greater than this minimum. For example, it can be used during manufacture of bricks with 1o to 2o0 /, lime may be desirable, lime and silica just with it To compensate for dicalcium silicate, whereas when using dolomite as a repair material only enough silica is used to bind the mass well since the introduction a lot of silica in basic steel furnaces is not practical. The silica forms then tricalcium silicate with some of the lime, and all of the magnesia and the Most of the lime remains free. With excess magnesia but no lime all of the silica reacts to form forsterite (2 Mg 0 - Si 02) and all of the alumina to spinel (M g0 - A1203), with a lot of magnesia usually remaining as periclas.
In den Beispielen wurde eine Anzahl praktischer Anwendungsmöglichkeiten dieser Bindemethode gegeben. Einige der nützlichsten Anwendungsmöglichkeiten liegen in der Herstellung von Ziegeln, Ausbesserungsmaterialien und Stampfmischungen für Ofenböden. Jedoch ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf einige spezielle technische Ver- Wendungen beschränkt, sondern nur auf die Anwendung einer Methode, in der durch Wahl der Korngröße - die ihrerseits durch die erforderliche Oberfläche bestimmt wird - das Binden basischer feuerfester körniger Materialien in zwei verschiedenen Stufen hervorgebracht wird, wobei in der ersten Stufe die Ausgangsmaterialien eines niedrigschmelzenden Silikates an Ort und Stelle umgesetzt werden, um es in flüssiger Form zu erzeugen, und in der zweiten Stufe dieses niedrigschmelzende Silikat selbst im wesentlichen durch Reaktion mit den zu bindenden körnigen Teilchen ausgeschieden wird. Diese körnigen Teilchen können, wie oben erklärt, in einigen Fällen selbst einen oder mehr der Bestandteile des nicht feuerfesten Silikats darstellen, jedoch verbleiben sie dennoch immer im wesentlichen in ihrem ursprünglichen physikalischen Zustand und werden, wenn sie mit der an Ort und Stelle gebildeten Flüssigkeit reagiert haben, selbst stark miteinander gebunden.A number of practical uses have been identified in the examples given this binding method. Some of the most useful uses lie in the manufacture of bricks, mending materials and ramming mixes for Furnace bottoms. However, the method of the invention is not specific to some technical Phrases restricted, just to the application a method in which by choosing the grain size - which in turn by the required Surface is determined - the binding of basic refractory granular materials is produced in two different stages, the first stage being the Starting materials of a low-melting silicate implemented on the spot in order to produce it in liquid form, and in the second stage this low-melting point Silicate itself essentially by reaction with the granular particles to be bound is eliminated. These granular particles can, as explained above, in some Cases themselves represent one or more of the constituents of the non-refractory silicate, however, they still essentially remain in their original physical state State and become when it reacts with the liquid formed in place have, themselves strongly bonded with each other.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEC3827A DE971010C (en) | 1951-02-17 | 1951-02-17 | Process for the manufacture of basic refractory products |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEC3827A DE971010C (en) | 1951-02-17 | 1951-02-17 | Process for the manufacture of basic refractory products |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE971010C true DE971010C (en) | 1958-11-27 |
Family
ID=7013185
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEC3827A Expired DE971010C (en) | 1951-02-17 | 1951-02-17 | Process for the manufacture of basic refractory products |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE971010C (en) |
Citations (5)
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GB211944A (en) * | 1900-01-01 | |||
GB193576A (en) * | 1900-01-01 | |||
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AT174340B (en) * | 1951-05-02 | 1953-03-25 | Dolomitwerke Ges Mit Beschraen | Process for improving the air resistance of highly refractory dolomite bricks or ramming masses |
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1951
- 1951-02-17 DE DEC3827A patent/DE971010C/en not_active Expired
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