DE746717C - Verfahren zur Herstellung feuerfester Baustoffe aus Serpentin und magnesiumreichen Stoffen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung feuerfester Baustoffe aus Serpentin und magnesiumreichen Stoffen

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DE746717C
DE746717C DEG93846D DEG0093846D DE746717C DE 746717 C DE746717 C DE 746717C DE G93846 D DEG93846 D DE G93846D DE G0093846 D DEG0093846 D DE G0093846D DE 746717 C DE746717 C DE 746717C
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Dr Victor Moritz Goldschmidt
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    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/16Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay

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Description

  • Verfahren zur Herstellung feuerfester Baustoffe aus Serpentin und magnesiumreichen Stoffen Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung feuerfester Baustoffe aus Serpentin oder serpentinreichen Mineralien und magnesiumreichen Stoffen, wie Magnesiumoxyd, oder zur Bildung von Magnesiumoxy d befähigten Stoffen, wie Rohmagnesit u. dgl.
  • Die Möglichkeit der Herstellung von forsteritartigen (magnesiumorthosilicatreichen) Baustoffen durch direktes Aufeinanderwirken von Serpentin und Magnesiumoxyd ist bereits in der deutschen Patentschrift 4I7 36o erörtert, aber mit der Begründung verworfen worden, daß Serpentin erst bei relativ hohenTemperaturen in den schmelzflüssigen Zustand übergehe, während Magnesia sich bereits bei niedrigeren Temperaturen verflüchtige.
  • Frühere Arbeiten des Erfinders haben gezeigt, daß es möglich ist, Mischungen von Magnesiumhydrosilicaten, wie Talk (Speckstein) und Serpentin mit Magnesiumoxyd, Magnesit u. dgl. Stoffen durch Reaktionen in festem Zustand in magnesiumorthosilicatreiche Baustoffe überzuführen. In der deutschen Patentschrift 591 747 ist gezeigt, däß man Mischungen von Serpentin mit Magnesiumoxyd u. dgl. bzw. daraus hergestellte Formkörper, z. B. Steine, durch übliches Brennen in Kammeröfen o. dgl. bereits bei verhältnismäßig sehr niedrigen Temperaturen, z. B. schon bei solchen von 9oo bis I Ioo°, unter Vermeidung von Schmelzvorgängen in die . gewünschten feuerfesten Erzeugnisse überführen kann (vgl. de vorstehende Patentschrift S. I, Zeilen 32 bis 37)-Bei Durchführung des bekannten Verfahrens, bei welchem das Brennen z. B. in K.amneröfen bei langsamem Temperaturanstieg stattfindet und die Gesarnterhitzung viele-. Stunden, z. B. mehrere Tage, in Anspruch nimmt, wird das Magnesiumhydrosilicat unter Vermeidung von Schme1zvorgängen praktisch quantitativ in Magnesiumorthosilicat übergeführt. Das Verfahren bietet aber den Nachteil, daß infolge des Ablaufs der Reaktionen in festen Zustand die Erzeugnisse eine verhältnismäßig lockere Struktur aufweisen und infolgedessen die mechanische Festigkeit derselben nicht besonders gut ist. Weiterhin finden hei dieser Arbeitsweise Schrumpfungen statt, welche insbesondere bei Herstellung größerer Baustücke -zur Bildung von Rissen und Sprüngen Veranlassung geben können.
  • Nach vorliegender Erfindung werden pulverige Mischungen von Serpentin und magncsiumreichen Stoffen, wie Magnesiunoxyd, gebrannter Magnesit u. dgl. im Drehrohrofen bis auf Temperaturen zwischen I4oo und I6oo° erhitzt, hierdurch in einen festen Sinter übergeführt und dieser durch Zerkleinerung auf gewünschte Korngrößen gebracht.
  • Bei dieser Arbeitsweise verlaufen die chemischen Vorgänge, wie befundene wurde, wesentlich anders als bei dem vorstehend beschriebenen bekannten Verfahren. Hier findet zunächst vorzugsweise hei Temperaturen von etwa 9oo° ein Zerfall des Serpentins unter Bildung von Magnesiumorthosilicat, Kieselsäure und Wasser statt. Bei der im Drehrohr verhältnismäßig rasch vor sich gehenden Weitererhitzung findet bei Temperaturen zwischen I4oo und I6oo°, vorzugsweise I45o bis I55o° (je nach dem ,Reinheitsgrad der Bestandteile der Mischung) eine teilweise Schmelzung des Gutes statt unter Bildung einer Schmelze, die etwa 65 %, SiO2 und etwa 35% Mg0 enthält und welche etwa 1/3 der Gesamtmenge des angewendeten Serpentins ausmacht,während der Rest im wesentlichen aus ungeschmolzenem Magnesiumorthosilicatbesteht. welches 43°4 Si O2, enthalt Die infolge des inkongruenten Schmelzens gebildete kieselsäurereiche Schmelze durchdringt nun gleichmäßig das im Drehrohr in ständiger Bewegung befindliche Brenngut und reagiert unter gleichzeitiger Versinterung der ganzen Masse mit dem vorlraricienen Magnesiunoxvd unter Bildung von weiteren Mengen von festem Magnesiumorthosilicat, wodurch die Schmelze trotz gleichbleibender oder gegebenenfalls auch noch steigender Temperatur wieder vollständig verfestigt wird, weil der Schmelzpunkt des Endreaktionsproduktes Magnesiumorthosilicat hei I9Io° C liegt.
  • ' Durch die im Verlaufe des Verfahrens sich bildende Schmelze erfolgt ein gleichmäßiges und vollständiges Durchsi.ntern des Reaktionsproduktes unter Bildung eines festen. volumkonstanten Sinters von sehr guter mechanischer Festigkeit, der noch ien Vorzug besitzt, d aß er beim Zerkleinern in einkörniges, scharfkantiges Gut zerfällt, wobei verhältnismäßig sehr geringe Mengen von unerwünschtem Staub anfallen. Das zerkleinerte hochfeuerfeste Material kann in üblicher Weise durch Maßnahmen, wie Formen, Brennen u. dgl., in. gewünschte Erzeugnisse, z. B. Steine, übergeführt werden. Die so erhaltenen Erzeugnisse sind volumkonstant und zeichnen sich durch sehr gute mechanische Festigkeit aus.
  • Es ist zwar bereits vorgeschlagen worden, zur 'Herstellung der feuerfesten Erzeugnisse aus Serpentin und nagnesiumreichen Stoffen Rohprodukte, z. B. unentwässerten Rohserpentin oder ungebrannten Magnesit, zu verwenden. Die Anwendung dieser Rohstoffe bereitet aber hei den bekannten Verfahren beträchtliche Schwierigkeiten und Nachteile. Bei vorliegender Erfindung leistet der Drehrohrofen nicht nur die Entwässerung des Serpentins und das Brennen von z. B. Rohmagnesit; es werden vielmehr noch besondere Vorteile erzielt. Es hat sich z. B. gezeigt, daß hei Verwendung von rohem unentwässertem Serpentin die Reaktionen besser und schneller verlaufen als bei Verwendung von vorentwässertem Serpentin. Bei Verarbeitung von unentwässertern Rohserpentin findet bei etwa 9oo° eine praktisch vollständige Entwässerung mit großer Geschwindigkeit statt. wobei gleichzeitig aus dem entwässerten Serpentin das obenerwähnte Reaktionszwischenprodukt Magnesiumorthosilicat und Silicitimdioxvd i anfällt.
  • Mit Bezug auf Glas Brennen von Magnesit ist bekannt, daß es sehr hoher Temperaturen bedarf, um rohen oder kaustischen Magnesit im Drehrohrofen derart zu sintern, daß derselbe alsy feuerfester Baustoff verwendbar ist. Da eisenarme Rohmagn.esite hierfür urigeeignet sind, ist man gezwungen, für das Sinterbrennen von hIagnesit im Drehrohrofen eisenreiche Magnesite zu verwenden, die infolgedessen teurer sind als reinere eisenarme Magnesite. Beim Arbeiten gemäß Erfindung kann man nun mit 'besonderem Vorteil die bis-. her nicht verwendbaren eisenarmen kohmagnesite. z. B. schlesische Magnesite, verweil- i den und außerdem die angewendeten Rohnragnesite ])ei Temperaturen, «-elche unterhalb den zum Sinterbrennen von Magnesit im Drehrohrofen üblicherweise erforderlichen Temperaturen liegen, zu unreaktivem Sinter gut verdichten.
  • Wenn man bei vorliegendem Verfahren ausgeht von z.B. unentwässertem Rohserpentin und Rohmagnesit, so leistet der Drehrohrofen die Entwässerung beider Stoffe, das. Austreiben der Kohlensäure, die Sinterung des Magnesits und die chemischen Umsetzungen zwischen Serpentin und Magnesiumoxyd einschließlich der hierbei sich abspielenden Nebenreaktionen,wie Überführung von Eisensauerstoffverbindungen in Magnesiumferrit u. dgl. Im übrigen kann man als magnesiumreiche Stoffe, z. B. auf chemischem Wege hergestelltes Magnesiumcarbonat, Magnesiumhydrocarbonat, Magnesiumhydroxyd oder Geinische derartiger Stoffe verwenden.
  • Der Zuschlag an Magnesit u. dgl. kann so gewählt werden, daß er zur Überführung von Serpentin in Magnesiumorthosilicat und gegebenenfalls anderer Mg O verbrauchender Reaktionen ausreicht oder so, daß in -dem Fertigprodukt ein Überschuß an Magnesiumoxyd, z. B. etwa Io% MgO, enthalten ist oder auch so, daß die Fertigprodukte etwas weniger MgO enthalten als der Zusammensetzung des Magnesiumorthosilicats entsprechen würde, z. B. I,85 Atome Mg auf I Atom Si. Letztgenannte Erzeugnisse sind, wie gefunden wurde, für manche Anwendungszwecke, insbesondere solche, bei welchen es auf gute Temperaturwechselbeständigkeit ankommt, besonders geeignet.
  • Man kann auch Naturprodukte, welche Serpentin und magnesiumreiche Stoffe, z. B. Magnesit, enthalten, verarbeiten und durch geeignete Zuschläge die Zusammensetzung der Ausgangsgemische so regeln, daß Erzeugnisse von gewünschter Zusammensetzung erhalten werden. Als derartige Ausgangsstoffe kommen z. B. serpentinreiche Abfälle der Magnesitgewinnung oder Asbestgewinnung in Betracht.
  • Weiterhin eignen sich als Ausgangsstoffe serpentinreiche Rohstoffe, wie z. B. Gemenge von Serpentin, Olivin und Enstatit.
  • Man kann den Ausgangsmischungen auch noch Zuschläge an anderen feuerfesten Stoffen heimengen. Als solche kommen u. a. chromhaltige- Stoffe, z. B. Chromeisenstein, in Betracht.
  • Die Verarbeitung der pulverigen Ausgangsgemische erfolgt in der bei Anwendung von Drehrohren üblichen Weise, z. B. mit Hilfe von Kohlenstaubfeuerung oder Ölfeuerung.
  • Der auf gewünschte Korngrößen, gegebenenfalls verschiedene Korngrößen zerkleinerte Sinter kann in üblicher Weise, gegebenenfalls unter Zuschlag anderer feuerfester Stoffe, auf gewünschte Erzeugnisse, z. B. Steine u. dgl., verarbeitet werden.
  • Beispiele: I. Als Ausgangsmaterial dient ein Serpentingestein der Zusammensetzung: 4o°/o Si O2 4I%,MgO I °% A12O3 4 °/o Fee O3 I4% H2 O und ein Rohmagnesit der Zusammensetzung: 4o% Mg O 2% Ca O 3%, Fe O 4%Si 02 5I % Co2 Ioo Teile Serpentingestein und 3o Teile Rohmagnesit werden. in ähnlicher Weise wie die Rohmaterialien für die Zementfabrikation fein vermahlen, das Gemenge in einem Drehrohrofen auf Temperaturen bis zu I45o bis I55o° erhitzt und das gesinterte Produkt zu Körnern, deren Maximalgröße 8 mm nicht übersteigen soll, zerkleinert. Das zerkleinerte Material wird mit geringen Mengen von Bindemitteln angemacht, d.ie Mischung zu Formsteinen verarbeitet und die Formsteine in üblicher Weise durch einen Brennprozeß verfestigt.
  • Die Mischung von zerkleinertem Sintermaterial und Bindemitteln kann auch als Stampfmasse verwendet werden.
  • a. Man verarbeitet ein Gestein, das aus einem Gemenge von Serpentin, Olivin und Enstatit besteht, mit der Zusammensetzung: 44% SiO2 44%0 Mg O 7 l)/,Fe. 0s 5 % H20. _ ` -Das Gestein wird in einer Rohrmühle auf eine Korngröße von maximal o,2 mm vermahlen. Hierzu :gibt man chemisch hergestelltes Magnesimmoxyd, und zwar 16 Gewichtsteile Magnesiumoxydauf ioo Gewichtsteile Gestein.
  • Das Gemenge wird in einem Drehrohrofen auf 1500° C erhitzt, das gesinterte Produkt wird teils in Form grober Brocken, teils in Form zerkleinerten Materials zur Ausfütterung metallurgischer und anderer Öfen verwandt, unter Zugabe geeigneter-Bindemittel, wie kleiner Mengen von kaustisch gebranntem Magnesiumoxyd und verdünnter Chlormagnesiumlösung.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung feuerfester Baustoffe durch Erhitzen von pulverigen. Mischungen aus vorzugsweise unentwässerte@m Serpentin oder serpentinreichen Mineralien und magnesiumreichen Stoffen, wie Magnesiumoxyd, oder zur Bildung von Magnesiumoxyd befähigten Stoffen, wie Rohmagnesit, und gegebenenfalls noch anderen feuerfesten, z. B. chromhaltigen Zuschlägen, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung durch Erhitzen im Drehrohrofen auf I4oo bis I6oo° in einen festen Sinter übergeführt und hierauf durch Zerkleinerung auf die gewünschten Korngrößen gebracht wird. 2: Verfahren nach Anspruch i, dadurch gelennzeichnet, daß die Mengenverhältnisse der zur Bildung von Magnesiumorthosilicat befähigten Stoffe so bemessen werden. dali das Sinterprodukt weniger Magnesium enthält als der Zusammensetzung des Magnesiumorthosilicats entsprechen würde, z. B. I,85 Atome Mg auf i Atom Si. Zur Abgrenzun g des Anmeldungsgegenstandes vorn Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: deutsche Patentschriften .... Nr.583 i 59I 747, 582 893, 4I 7 36o, 6I7 3o5; schweizerische Patentschrift Nr. I36 863; französische - - 79o 877; Kerl, Randbuch der gesamten Tonwarenindustrie (I9o7), S.865, Abs. 3; Banco, Der Magnesit und seine Verarbeitung, Dresden/Leipzig (I9.32), S. I6, Abs.2: Transactions of the Ceramic Society, Vol. XXXIII, März I934, (Aufsatz von Tyler und Rees).
DEG93846D 1935-10-30 1936-10-03 Verfahren zur Herstellung feuerfester Baustoffe aus Serpentin und magnesiumreichen Stoffen Expired DE746717C (de)

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