PL24468B1 - Sposób wytwarzania ogniotrwalych materialów budowlanych, zwlaszcza zapraw. - Google Patents

Description

Wynalazek niniejszy dotyczy sposobu wytwarzania ogniotrwalych materialów bu¬ dowlanych, zwlaszcza nadajacych sie do u- zycia jako zaprawa lub cement i mogacych sluzyc np. do wiazania ogniotrwalych ksztaltówek, jako srodek wiazacy do mas betonowych oraz do podobnych celów. Zna¬ ne zaprawy sluzace do wiazania ogniotrwa¬ lych ksztaltówek maja te wade, ze moga byc uzyte albo tylko do wiazania cegiel za¬ sadowych, albo tylko do cegiel kwasnych.Nieznana jest dotad zaprawa, która mogla¬ by byc w sposób na ogól zadowalajacy uzy¬ ta np. do wiazania jednoczesnie cegiel dy- nasowych i magnezytowych. Zaprawy spo¬ rzadzane z rudy zelazno-chromowej posia¬ daja wprawdzie te wlasciwosc, iz ani z za¬ sadowymi, ani z kwasnymi materialami bu¬ dowlanymi nie tworza latwo topliwych szkliw, jednakowoz ich ogólnemu zastoso¬ waniu stoi na przeszkodzie fakt, ze ulegaja one w atmosferze redukujacej zniszczeniu przy równoczesnym wydzielaniu metalu.Zaprawy magnezjowe tworza w polaczeniu z materialami budowlanymi, których istot¬ nym skladnikiem jest krzemionka albo krzemiany glinowe, juz w obrebie tempera¬ tur srednich latwo topliwe szkliwa. Odkry-tof \zs £Doddk*y<^^ ortokrzemian magnezowy, jak np. oliwili, stanowia jedy¬ ny material podstawowy do wytw&rz^n&a, zapraw ogniotrwalych, który ai&reaguje z materialami ogniotrwalymistosowanymi o* becnie w technice budowlanej. Scisle bada- nia wykazaly, ze oliwiny zachowuja sie w temperaturze 1600°C, a nawet wyzszejy o- bojetnie pod wzgledem chemicznym wobec produktów z rudy chromowej, dolomitu* kwarcu, magnezytu i materialów o duzej zawartosci tlenku glinowego, jak np. cegiel korundowo-mulitowych i podobnych. Wy¬ jatek stanowia, jak sie okazala, materialy ogniotrwale, zawierajace mniej tlenku gli¬ nowego niz krzemionki, a wiec zwykle sza¬ moty. Reakcja oliwinu z tymi materialami nastepuje ju^E w nieco nizszych temperatu¬ rach pieca. Wskutek swej obojetnosci che¬ micznej i odpornosci wobec róznorodnych kwasnych i zasadowych ogniotrwalych ma¬ terialów budowlanych w wysokich tempera¬ turach oliwin odróznia sie bardzo korzyst¬ nie od innych krzemianów magnezowych, jak np. talku, azbestu, steatytu i serpenty¬ nu, które oprócz* tego sa za malo ogniotrwa¬ le, a w dodatku zmieniaja swa objetosc wskutek utraty wody. Podczas gdy zaprawa magnezjowa powoduje juz w temperatur rach 1500^C zniszczenie cegiel dynasowych, oliwin w tych samych warunkach zupelnie jeszcze z nimi nie reaguje.Przedmiotem wynalazku jest material budowlany, którego skladnikiem podstawo¬ wym oprócz innych ubocznych dodatków jest produkt obfitujacy w ortokrzemian ma¬ gnezowy, jak np. oliwin. Zadaniem skladni¬ ków ubocznych jest nadanie materialowi podstawowemu dobrej plastycznosci i do¬ brej zdolnosci wiazania. Jako skladniki te¬ go rodzaju wchodza tu w rachube przede wszystkim takie, które juz przy ogrzaniu do srednich temperatur, to jest ponizej tem¬ peratury twardnienia oKwinu, sa zdolne do wytworzenia ciagliwegó stopu szklistego.Materialy takie, jak krzemian sodowy, cement obfitujacy w tlenek glinowy, glinian sodowy, wystarczaja wprawdzie do utward- \nifnia masy na zimno; nie daja jednak za¬ dnego zadowalajacego wiazania przy ogrza- ¦ ¦¦' niu mieszaniiiy materialów w zakresie tem¬ peratur od 27S- 1150°C. Juz w obrebie tych temperatur traci krzemian sodowy du¬ zo ze swej twardosci, podczas gdy z dru¬ giej strony podgrzanie nie jest jeszcze wy¬ starczajace, aby spowodowac stwardnienie oliwinu.Wedlug wynalazku dodfcje sie do mate¬ rialu podstawowego, zwlaszcza oliwinu, ta¬ kich substancji, które sa zdolne do utwar- . dzania mieszaniny w zakresie temperatur, w których odbywa sie twardnienie ognio¬ trwalego materialu budowlanego. Osiaga sie to np. w ten sposób, iz do materialu zawie¬ rajacego oliwin dodaje sie z jednej strony srodków wiazacych na zimno, z drugiej zas takich materialów, jak np. borany, fosfora¬ ny, szklo krzemowe lub mieszaniny tych materialów, które reaguja z zawierajacymi oliwin materialami juz w temperaturach srednich w ten sposób, iz wywoluja nale¬ zyte zwiazanie i stwardnienie masyi Ko¬ rzystnym zwlaszcza do tego celu okazal sie dodatek takich materialów, które wytwa¬ rzaja ciagliwe szklo juz w temperaturach srednich. Dobrymi spoiwami okazaly sie miedzy innymi szkla borokrzemowe, nato¬ miast szkla olowiane okazaly sie malo przydatnymi do tych celów. Pod tempera¬ turami srednimi rozumiane sa temperatury wyzsze od zwyczajnej, nizsze jednak od temperatur, w których odbywa sie tward¬ nienie materialów zawierajacych oliwin.Ilosc ubocznych skladników wiazacych moze wynosic 20% wagowych ilosci calko¬ witej materialu budowlanego. Zaleznie jed¬ nak od rodzaju zastosowania zaprawy ilosc skladników wiazacych obok oliwinu moze byc mniejsza lub wieksza. Rzecza jest za¬ dziwiajaca, ze nawet przy zawartosci oko¬ lo 25% wagowych skladników szkliwnych ogniotrwalosc materialu budowlanego isfot- - 2 —nte;nie i|y^4agi(^ie;;c^iia.:.^pi duzej zawartosci skladników szkliwnych o- ka£aiy sie nawe* w^temperaturze 1700°G dose Wytrzymalymi na obciazenie.: .Akiterial podstawowy zawierajacy orto- krzemian magnezowy moze byc czesciowo nastapiony ;innymi materialami, zwlaszcza takimi^ które nie wchodza z nim w zadna reakcje, Do takich materialów zastepczych nalezy np* przepalony magnezyt, ruda ze- l4ao-throtnawa i :t & Okazalo sie, ze oli- winy moga byc nawet w 30% zastapione takimi materialami b$z istotnego wplywu ujemnego na wlasciwosci materialu budo¬ wlanego. .Podobnie jak oliwin zachowuja sie mie¬ szaniny mineralne lub rozdrobione skaly, które obok oliwinu, jako skladnika glówne¬ go, zawieraja podrzedne ilosci innych krze¬ mianów magnezowych, Zamiast naturalne¬ go oliwinu w stanie surowym mozna uzy¬ wac takze oliwinu wyprazonego* sztucznie otrzymanego ortokrzemianu magnezowego lub wreszcie mieszaniny oliwinu naturalne¬ go z ortokrzemianem magnezowym otrzy¬ manym sztucznie, jak np. odpadków mate¬ rialów ogniotrwalych zawierajacych prze¬ waznie oliwin wzglednie sztucznie otrzyma¬ ny ortokrzemian magnezowy* Zaprawa moze byc sporzadzona w po¬ staci suchej lub mokrej. Do sporzadzenia zaprawy mokrej, która nawet w tym stanie nadaje sie do przewozenia, mozna uzyc srodków wiazacych na zimno, np. stezone¬ go lub rozcienczonego roztworu krzemianu sodowego ewentualnie z dodatkiem wody.W ten 6po*ób mozna zaprawe uplynnic w zadanym stopniu.W niektórych przypadkach okazalo sie korzystnym dodanie do zaprawy materia¬ lów uplastyczniajacych w celu uczynienia jej zdfttna do formowania. Do takich mate¬ rialów nalezy guma arabska lub podobny srodek klójacy* Dodatek gumy arabskiej moze dochodzic np, do 0,5% wagowych mieszaniny* i Spp^iwedjHg ^B^az^7^fflf^fjego daje moznosc nic tylko wyrobti zapraw,4p wiazania ksztaltówek ogniotrwalych, jak np. cegiel magnezytowych, forsterytpwych, dynasowych itd., do naprawy uszkodzo¬ nych miejsc budowli ogniotrwalych i do po¬ dobnych celów, lecz raczej material wy¬ tworzony w ten sposób moze byc uzyty ja¬ ko spoiwo do luznych materialów, z który¬ mi mozna go ubijac w formach, prasowac lub odlewac; moze sluzyc równiez jako spoiwo do luznych gruboziarnistych lub brylowatych, albo czesciowo ziarnistych 3t czesciowo brylowatych mas w rodzaju be¬ tonu. W ten sposób zaprawa lub mieszani¬ na zawierajaca te zaprawe jako skladnik istotny moze byc uzyta takze do sporza¬ dzania cegiel i ksztaltówek budowlanych wzglednie calych czesci pieców i podob¬ nych urzadzen, przy czym tak sporzadzone czesci budowlane moga byc albo wmurowy wane na surowo i potem wypalane, albo te£ moga byc uzyte do budowy po uprzednim utwardzeniu ich na zimno, Przyklad L 80 czesci wagowych oliwi¬ nu miesza sie z 20 czesciami wagowymi spoiwa o nastepujacym skladzie: 25% -wagowych boranu wapniowego, np. w postaci mineralu kolomanitu, 35%-suchego krzemianu sodowego (Na2 O : Si02— 1 : 3.25), 20%-gliny ogniotrwalej lub kaolinu! np. z 61% Si02. 25% Al2OJ, 20%-drobnej maczki kwarcowej.W tej mieszaninie materialów oliwki jest stalym skladnikiem ogniotrwalym, Krzemian sodowy powoduje siln* twardnie¬ nie masy na zimno. W temperaturach mie¬ dzy 500 i 800°C krzemian sodowy, który w tych temperaturach traci wiele ze zdolnosci wiazania na zimno, tworzy z reszta sklad¬ ników spoiwa szklo ciagliwe. Szklo to dzia¬ la pózniej jako spoiwo az do osiagniecia temperatur, w których odbywa sie normal¬ ne twardnienie materialu budowlanego (w tym przypadku oliwinu). — 3 —Do przeróbki nadaja sie zwlaszcza oli- winy skladajace sie glównie z ortokrzemia- nu magnezowego.Dobre wyniki uzyskano np. z oliwinem o przyblizonym skladzie: SiO, — 42% MgÓ — 48% FeO — 10% Grubosc ziarna zaprawy moze byc obli¬ czona wedlug ogólnie przyjetych w te] dziedzinie zasad. W zaprawie, która ma byc nakladana kielnia, calkiem korzystna okazala sie wielkosc ziarn oliwinu, które przechodza przez sito o 12 oczkach na 1 cm linijny.Spoiwo moze sie skladac takze z innych materialów, niz wzmiankowane w przykla¬ dzie I. Jako tworzywo szkliwne moze byc uzyty np. skalen lub inne topniki; zamiast kolomanitu moga byc uzyte inne zwiazki borowe, np. boracyt, pandermit, borokalcyt, albo takze sztucznie otrzymane borany, bo rokrzemiany lub borofosforany. W niektó¬ rych przypadkach okazal sie korzystnym dodatek zwiazków wapniowych np. w po¬ staci szlamowanej kredy. Zamiast kaolinu, który sam przez sie nie jest koniecznie po¬ trzebny do uzyskania plastycznosci masy, moze np. byc uzyty kwas krzemowy.Obok krzemianu sodowego moze byc u- zyty, jako wiazacy na zimno, cement obfi¬ tujacy w tlenek glinowy, np. cement o skladzie nastepujacym: SiO, + MgO — 3 do 5% Al2Ó, — 42% CaO — 40% Fe20, — 13 — 15% Przyklad II. 85 — 75 czesci wago¬ wych mielonego oliwinu miesza sie z 15 — 25 czesciami wagowymi spoiwa zawieraja¬ cego 25% cementu obfitujacego w tlenek glinowy, 15% boranu sodowego, 25% kre¬ dy szlamowanej i 35% kwarcytu mielo¬ nego.Jako spoiwo moze byc uzyty takze krzemian sodowy lub inny srodek wiazacy na zimno, w polaczeniu ze szklem sprosz¬ kowanym.Krzemian sodowy powoduje tu z jed¬ nej strony wiazanie masy na zimno, pod¬ czas gdy przy ogrzaniu mieszaniny osiaga sie przez wzajemne oddzialywanie krze¬ mianu sodowego na szklo odpowiednie ob¬ nizenie temperatury topliwosci szkla.Zaprawy sporzadzone wedlug wynalaz¬ ku moga byc z korzyscia uzyte do wiaza¬ nia gruboziarnistego albo brylowatego, al¬ bo tez gruboziarnistego i brylowatego ma¬ terialu oliwinowego.Przyklad III. Zaprawa zlozona z 10% wagowych boraksu, 5% wagowych kredy, 10% wagowych maczki kwarcowej i 75% wagowych oliwinu mielonego o grubosci ziarn najwyzej 0.2 mm moze byc uzyta do wiazania pieciokrotnej ilosci gruboziarniste¬ go lub brylowatego materialu ogniotrwale¬ go zawierajacego oliwin. PL

Claims (5)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób wytwarzania ogniotrwalych materialów budowlanych, zwlaszcza za¬ praw, w sklad których wchodzi jako glów¬ ny skladnik ortokrzemian magnezowy, zwlaszcza oliwin, oraz substancje dodatko¬ we, znamienny tym, ze ortokrzemian ma¬ gnezowy, zwlaszcza oliwin, miesza sie z ta¬ kimi skladnikami, jak krzemiany, borany metali potasowców i wapniowców, glina lub ich mieszaniny, które tworza w srednich temperaturach ciagliwe, szkliste lub do szkla podobne stopy, powodujace przy wy¬ palaniu masy wystarczajace jej stwardnie¬ nie w temperaturach pomiedzy 500° a 1400°C.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tym, ze jako jeden ze skladników mie¬ szaniny stosuje sie spoiwo nadajace sie do — 4 —utwardzania na zimno, np. krzemian pota- sowcowy, a oprócz tego skladniki, które, jak np, borany, zdolne sa przez reakcje ze srodkiem utwardzania na zimno wytwarzac w srednich temperaturach ciagliwe, szkli¬ ste lub do szkla podobne substancje, np. borokrzemiany.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tym, ze do ortokrzemianu magnezowego lub materialów obfitujacych w krzemian magnezowy, zwlaszcza oliwinu, dodaje sie chromitu, magnezytu lub podobnych mate¬ rialów ogniotrwalych w ilosciach najwyzej do 30% ilosci materialu obfitujacego w krzemian magnezowy*
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1 — 3, zna¬ mienny tym, ze ilosc dodawanych skladni¬ ków zdolnych do wytwarzania ciagliwych, szklistych lub do szkla podobnych substan¬ cji dobiera sie tak, aby ona nie przekra¬ czala 30% wagowych materialu budowla¬ nego.
5. 5. - Sposób wedlug zastrz. 1 — 4, zna¬ mienny tym, ze do wytworzonej masy do¬ daje sie male ilosci substancji uplastycz¬ niajacych, jak np. gumy arabskiej. VictorMoritzGoldschmidt. Zastepca: Inz. L. Skarzenski, rzecznik patentowy. Diuk L. Boguslawskiego i Ski, Warszawa. PL