DEP0026614DA - Poröses feuerfestes Erzeugnis und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von porösen feuerfesten Erzeugnissen.

Erfindungsgemäss wird von einem in die Form einer kolloidalen Suspension gebrachten feuerfesten Stoff, z.B. einem Ton in Form von Schlicker, ausgegangen und gleichzeitig die Entwicklung von Glasblasen in der Suspension und deren Verfestigen durch Ausflockung herbeigeführt, worauf das so erhaltene Erzeugnis getrocknet und gebrannt wird.

Zufolge der ein wesentliches Merkmal der Erfindung bildenden Gleichzeitigkeit der Bildung der Blasen und des Ausflockens der Suspension lässt sich eine sehr regelmässige Verteilung der Blasen in der Masse und damit ein poröses feuerfestes Erzeugnis von bemerkenswert gleichmässigem Gefüge erlangen.

Die Erzeugung der Blasen kann beispielsweise dadurch bewirkt werden, dann man der Masse schaumbildende Stoffe oder zu Gasauslösungen fähige Stoffe zusetzt oder in die Masse unmittelbar Gase oder Dämpfe einführt, wobei man diese verschiedenen Mittel einzeln oder in verschiedenen Kombinationen anwenden kann.

Die Ausflockung kann durch die die Blasen erzeugenden Mittel selbst herbeigeführt werden, z.B. durch die Wirkung der schaumbildenden Stoffe oder zu Gasauslösungen fähigen oder solche hervorrufenden Stoffe, die der kolloidalen Suspension zugesetzt worden sind, oder durch die Wirkung der unmittelbar in die Masse eingeführten Gase oder Dämpfe. Auch kann die Ausflockung durch die Wirkung eigens zum Flockungszweck in die kolloidale Suspension eingeführter Mittel oder durch die Einwirkung von Wärme, die Durchführung eines elektrischen Stromes durch die Suspension, usw. herbeigeführt werden. Diese Mittel können einzeln oder zu mehreren zusammen zur Anwendung gelangen.

Durch das erfindungsgemässe Verfahren lassen sich feuerfeste Erzeugnisse erzielen, die eine grosse Leichtigkeit und eine für poröse Produkte verhältnismässig hohe mechanische Festigkeit besitzen. Diese feuerfesten Erzeugnisse lassen sich überall da mit Vorteil verwenden, wo man eine gute Wärmeisolierung anstrebt.

Im Nachstehenden wird an einem Beispiel die Herstellung von Gegenständen aus porösem, aluminiumsilikathaltigem feuerfesten Stoff gemäss dem Verfahren nach der Erfindung beschrieben. In diesem Beispiel bewirkt ein und dasselbe Mittel gleichzeitig die Erzeugung der Gasblasen und die Ausflockung der Suspension, sodass diese Vorgänge zu genau der gleichen Zeit vor sich gehen.

Zunächst bereitet man einen Schlicker aus einem Ton, der beispielsweise die folgende chemische Zusammensetzung hat:

Glühverlust 10 bis 12%

SiO(sub)2 50 bis 58%

Al(sub)2O(sub)3 + TiO(sub)2 30 bis 36%

Fe(sub)2O(sub)3 1 bis 2%

CaO Spuren

Alkalien, ausgedrückt in

K(sub)2O 0,5 bis 1,5%

und mit einer nur geringen Menge an Verflüssigungsmittel und einer kleinen Menge Wasser sich leicht verflüssigt.

Hierfür kann die folgende Formel angewendet werden:

Ton 100 kg

Wasser 33,5 Liter

Verflüssigungsmittel 8,2 Liter.

Das Verflüssigungsmittel ist eine etwa 40 g/Liter NaOH enthaltende Natronlösung; dieser Lösung werden zweckmässig 60 cm(exp)3/Liter Natriumsilikat von 36° Baumé zugesetzt.

Der so erhaltene Schlicker ist von geringer Viskosität, er "fliesst gut". In diesen Schlicker wird etwa 1 kg Aluminiumpulver eingebracht. Das Aluminiumpulver kann entweder in trockenem Zustand oder in feuchtem Zustand in Form eines mit Hilfe von etwas

Wasser bereiteten Breies zugesetzt werden. Die zweite Art der Beimischung erleichtert infolge der voraufgegangenen Netzung die Einverleibung des Aluminiums. Das Aluminium wird sorgfältig in dem Schlicker verteilt, so dass man eine gut homogene Masse erhält, worauf diese in eine Form gebracht wird, die oben offen oder mit einem Deckel versehen ist, der das Entweichen der Gase gestattet.

Es zeigt sich, dass die Gasauslösung im Schlicker zur gleichen Zeit erfolgt wie dessen Verfestigung durch Ausflockung. Nach einer verhältnismässig kurzen Zeit, welche für einen Stein mit den gebräuchlichen Abmessungen von 6 x 11 x 22 cm etwa 15 bis 40 Minuten bei normaler Temperatur, d.h. bei etwa 20°C, beträgt, besitzt das Stück eine genügende Kohäsion, um gehandhabt und aus der Form herausgenommen werden zu können. Darauf lässt man es langsam an der Luft trocknen und brennt es dann bei einer Temperatur von etwa 1000°C ungefähr eine Stunde lang. Will man Erzeugnisse von höherer mechanischer Festigkeit erhalten, so kann man das Brennen bei Temperaturen vornehmen, die bis ungefähr 1300 bis 1450°C gehen.

Die sich zeigenden Gasauslösungen werden durch den Wasserstoff verursacht, der durch die Reaktion des Natrons auf das Aluminium entsteht. Anderseits bewirkt diese Reaktion die Umwandlung des Natrons in Natriumaluminat. Da der Schlicker zufolge dieser Reaktion natronärmer wird, flockt er aus. Infolgedessen verfestigt er sich in dem Masse, wie Gasblasen entstehen, und setzt weiteren Bewegungen im Schlicker einen Widerstand entgegen. Nur die bereits entstandenen Gasblasen, die einen genügend grossen Durchmesser und damit eine genügend grosse Auftriebskraft haben, können den Widerstand der Umgebung überwinden und oben am Stück unter Zerplatzen entweichen.

Bricht man das Stück, so zeigt sich, dass es eine grosse Anzahl von Poren kleinen Durchmessers enthält, die in der Masse sehr regelmässig verteilt sind. Durch genaue Messungen wurde festgestellt, dass die meisten (ungefähr 98%) dieser Poren miteinander in Verbindung stehen. Wenn die Wandungen der benutzten

Form aus einem Werkstoff bestehen, wie z.B. einem Metall oder einer Legierung, der keinen Einfluss auf den Schlicker hat, so sind die Aussenflächen des Stückes narbig, weil auf ihnen die Poren münden. Bestehen dagegen die Formwandungen aus einem wasserabsorbierenden Stoff, z.B. Gips, so sind die Flächen des Stückes glatt, weil die Poren nicht nach aussen münden.

Unter den vorstehend angegebenen Verhältnissen muss der Schlicker bei gewöhnlicher Temperatur, d.h. bei etwa 20°C, 15 bis 40 Minuten in der Form bleiben, um ein Stück zu erhalten, welches eine genügende Kohäsion besitzt, um aus der Form genommen und gehandhabt werden zu können. Diese Dauer ist aber veränderlich durch Veränderung der Beschaffenheit des verwendeten feuerfesten Stoffes, der Mengen an Wasser und Verflüssigungsmittel, die verwendet werden, um den Ton im Schlicker zu verwandeln, der Menge Aluminiumpulver und der Temperatur, bei welcher der Prozess vorgenommen wird. Eine Erhöhung der Temperatur wirkt sich gleichzeitig als Faktor zur Beschleunigung der Reaktion aus, die zur Bildung der Blasen führt, wie auch als Faktor für die Ausflockung des Schlickers.

Die nach dem vorliegenden Verfahren hergestellten Steine können in der Praxis bei Temperaturen bis zu 1450°C verwendet werden, d.h. bei Temperaturen die wesentlich höher sind als diejenigen, bei denen die bisher gebräuchlichen feuerfesten Isoliersteine gebraucht werden können und die ungefähr bei 1100°C liegen.

In die Ausgangsmasse für den Schlicker können auch noch Stoffe wie Schamotte, Kieselerde, Feldspat usw. eingebracht werden.

Claims (12)

1. Verfahren zur Herstellung poröser feuerfester Erzeugnisse, dadurch gekennzeichnet, dass eine feuerfeste Masse in die Form einer kolloidalen Suspension, z.B. ein Ton in Schlickerform gebracht und in der Suspension gleichzeitig die Bildung von Gasblasen und ihr Verfestigen durch Ausflockung herbeigeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bildung der Glasblasen und die Herbeiführung der Flockung ein und dasselbe Mittel benutzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der kolloidalen Suspension schaumbildende Stoffe oder solche Substanzen zugesetzt werden, die Gase entwickeln oder Gasauslösungen hervorrufen können, und welche Stoffe oder Substanzen gleichzeitig die Ausflockung der Suspension bewirken.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugung der Blasen und die Ausflockung der Suspension durch unmittelbare Einführung von Gasen oder Dämpfen in die Masse herbeigeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit nur wenig Verflüssigungsmittel und einem geringen Anteil von Wasser sich verflüssigender Ton der Zusammensetzung

Glühverlust 10 bis 12%

SiO(sub)2 50 bis 58%

Al(sub)2O(sub)3 + TiO(sub)2 30 bis 36%

Fe(sub)2O(sub)3 1 bis 2%

CaO Spuren

Alkalien, ausgedrückt in

K(sub)2O 0,5 bis 1,5%

mittels eines Verflüssigungsmittels zu Schlicker bereitet, diesem ein Gas unter Blasenbildung auslösender Stoff zugesetzt, die so gebildete Masse in eine Form gegossen, das geformte Stück aus dieser entfernt, getrocknet und dann gebrannt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bereitung des Schlickers als Verflüssigungsmittel eine Natronlösung verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem bereiteten Schlicker Aluminiumpulver zugesetzt wird, das unter der Wirkung des Natrons Gase unter Blasenbildung freigibt und das Verfestigen des Schlickers bewirkt.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der als Verflüssigungsmittel dienenden Natronlösung Natriumsilikat zugesetzt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei demselben Formen verwendet werden, deren Wandungen aus einem Werkstoff, wie beispielsweise aus einem Metall oder einer Legierung bestehen, der keinen Einfluss auf den Schlicker hat, so dass sich infolge der aussen mündenden Poren ein Formstück mit narbigen Aussenflächen ergibt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei demselben Formen verwendet werden, deren Wandungen aus einem Wasser absorbierenden Werkstoff, wie beispielsweise Gips, bestehen, bei denen sich Formstücke mit glatten Aussenflächen ohne darauf mündende Poren ergeben.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verkürzung der Dauer des Prozesses Hitze angewandt wird.

12. Industrielle poröse feuerfeste Erzeugnisse, hergestellt nach dem Verfahren einem der Ansprüche 1 bis 11.