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Verfahren zur Herstellung von Klinkern oder ähnlichen Bauelementen
mit hoher Druckfestigkeit Es ist bekannt, Klinker und andere Bauelemente in der
Weise herzustellen, daß ein gemahlener Grundstoff unter Zusatz von einem oder mehreren
Flußmitteln nach dem T rockenpreßverfahren gepreßt und im Ziegelofen gebrannt wird.
So hat man vorgeschlagen, als Ersatz für Beton, Zement und Ziegel dienende Bausteine
dadurch herzustellen, daß 1-min Schleifsteinschlamm, Schmirgelscheibenstaub mit
Eisenstaub, Kies und Asche und Wasser vermischt und dann das Gemisch preßt und trocknet
bzw. brennt. Bei anderen <<'erfahren wird als Grundstoff der aus den Gaszügen
hinter den Hochöfen anfallende Gischtstaub benutzt und nach Zusatz von Tonerdeverbindungen
und brennbaren Stoffen, z. B. Sägcinehl, gepreßt und gebrannt. Gemäß einem anderen
Verfahren soll -Natursandstein oder ein anderer, im wesentlichen Si O, enthaltender
Rohstoff mit als-Flußmittel dienendem Schiefer, Feldspat o. dgl. vermischt werden.
Es ist ferner bekannt, Ziegelsteine dadurch herzastelleri, daß als Grundstoff dienendem,
gemahlenem Schiefer Bindemittel und Schutzkolloide zugesetzt werden, worauf die
Masse nach Entfernung des überschüssigen Wassers in Formen gepreßt und bei Anwesenheit
von Wasserdampf und Kohlensäure bei höherem Druck gehärtet wird.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, unter Verwendung von
Schiefer als Grundmasse hochwertige Klinker oder sonstige Bauelemente geringer Porosität
und hoher Druckfestigkeit unter Anwendung niedriger Sintertemperaturen, z. B. goo
. b-is iooo° C, durch Brennen im Ziegelofen herzustellen. Diese Aufgabe ist durch
ein Verfahren gelöst, bei welchem ein die Grundmasse bildender Schiefer von vergleichsweise
hohem Eisengehalt, z. B. 4'/, Fe#2 03 mit einer .in bezug auf däesen derart abgestimmten
':Menge von Kohlenstoff, vorzugsweise in Form von Flugasche, vermischt
wirf,
daß bei reduzierender Ofenatmosphäre bei Erreichung der Sinterteniperatur eine zur
Bildung von 1?utelctilcuni hinreichende Menge zweiwertigen - Eisens - bei keinen,
oder nur geringem Überschuß an Kohlenstoff - erhalten bleibt und öder gebildet ist.
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All sich, ist es bekannt, einer zur Herstelhing voll "Tiegeln dienenden
Kohlenmasse Kohlenstoff zu-r_usetzen, um zu verhindern. claß (las in dein Tiegel
zu schmelzende 'Metall osV(liert. Ebenso ist die Verwendung von Flugasche als Zusatzstoff
bei der Herstellung von Ziegelsteinen bekannt, z. B. uni die porosität zu erhöhen.
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Demgegenüber treten bei der voll der Ere# vorgesehenen Abstimmung
der zugesetzten Kohlenstoffinenge auf den lsisengelialt des die Gründniasse bildenden
Schiefers in Verbindung finit einer bestimmten Ofenführung besondere, nachstehend
an Hand eines Beispiels näher zu erläuternde und nicht ohne weiteres übersehbare
oller zu erwartende Vorgänge ein. Benutzt wird ein Grubenschiefer niit folgender
Zusammensetzung:
| 52.2 Anteile Si 0;;, |
| 18,9 - Al. 03, |
| s,s - Fei 03, |
| 3,, - Ca O. |
Dieser Schiefer wurde in üblicher Weise, z. h. ini Kollergang, Beinahlen und dann
finit 1o °. o sehr feiner Flugasche voll einer Feinheit voll ,00 °lo @ttnter
0,5 ml,, sorgfältig gemischt. Die Flugasche hatte folgende Zusammensetzung
| 34 Anteile brennbare Bestandteile, |
| 33,2,5 - Si 0-, |
| ,7.92 - Al. ö33 |
| - Fe_ 0s, |
| 4.94 - Ca O, . |
| 2.2 - MB O, |
| ,,; - SO,,. |
Abgesehen von dein hohen Kohlenstoffgehalt der Flugasche stimmen also die beiden
miteinander vermischten Stoffe hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung weitgehend
überein. Zunächst ist also eine @'erinehrung des im Schinelzdiagranirn Si0-,-A1O,
auftretenden Eutektikums durch das Zusanlineninischen der angegebenen Komponenten
nicht zu erwarten, d. h. der eine Stoff ist ;in sich nicht als Flußmittel für den
anderen aufzufassen. Vielmehr beruht die Wirkung des Verfahrens nach der Erfindung
darauf. rlaß eine Ausnutzung des zweiwertigen Eisens als Flußmittel erfolgt. Dies
setzt eine sorgfältige Abstimmung des in der Masse enthaltenen Eisengehalts zu der
zuzusetzenden Kohlenstoffinenge voraus, ferner eine solche Ofenführung bei reduzierender
Atmosphäre, daß die vorhandene k-ohlenstoffnienge ausreicht, uni bis etwa zur Irreichung
der Sinterteinperatur eine Otvdation des in der Masse vorhandenen zweiwertigen Eisens
zti verhindern und oder gleichzeitig das vorhandene dreiwertige Eisen zu zweiwertigem
Eisen zu reduzieren, und zwar derart, (Maß jedenfalls bei Erreichen der Sintertemperatur
die zur Bildunvon Schmelzbrücken notwendige Menge zweiwertigen Eisens vorhanden
ist. Der Kolilenstoff soll zu diesem Zeitpunkt gerade aufgebraucht sein bzw. es
soll jedenfalls keil, nennenswerter L'berschufß an Kohlenstoff bei Beginn der Sinterung
- vorhanden sein, weil (furch dessen Verbrennung eine unerwünschte Porosität des
Steines hervorgerufen werden würde.
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Ist der Eisengehalt ziemlich hoch, so ist es natürlich nicht erforderlich,
daß sämtliche Eisen bei Beginn der Sinterung als zweiwertig(> Eisen vorlieg t;Bedingung
ist lediglich.dalä eine zur Bildung entsprechender Schinelzbrücken ausreichende
Menge zweiwertigen Eisen: zu (fiesem Zeitpunkt vorhanden ist.
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Es ist bei der Ofenführung darauf zu achten. (Maß der zur Bildung
von Eutektikum ben<itigte Ii.ohlenstofigehalt nicht schon bei einer wesentlich
unterhalb der Sinterteniperatur liegenden Ofentemperatur aufgebraucht ist, weil
dann die Gefahr besteht, daß sich (las vorhandene bzw. gebildete zweiwertige Eisen
in <freiwertiges Eisen umwandelt.
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Es hat sich-,als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn die Flugasche
eine viel größere Feinheit besitzt als der Schiefer.
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Der Kohlenstoff kann all sich in verschiedener Form der Grundmasse
beigemischt werden, z. B. auch als reiner Kohlenstoff. Es hat sich` aber gezeigt,
daß es zweckm;ifliger ist, den Kohlenstoff in Form von Flugasche, d. h. gewissermaßen
verdünnt, zuzusetzen, weil auf diese Weise eine bessere Verteilung des Kohlenstoffes
in der Masse erreicht wird; außerdein wirkt sich die Entfernung des Kohlenstoffes
aus der Flugasche als eine Art Zerkleinerung der Mineralmasse unter Bildung einer
großen, die Sinterung fördernden Oberfläche aus. Auch für (fiesen Vorgang ist es
günstig, wenn von vornherein die Flugasche von griißerer Feinheit ist als die Grundmasse.
Die reduzierende Ofenatmosphäre braucht nur bis zum Beginn der Sinterung aufrechterhalten
werden, da von (fiesem Zeitpunkt ab dieser Umstand keine Rolle mehr spielt.
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Wie bereits erwähnt, bringt die Erfindung den Vorteil mit sich, daß
ein Klinker finit den angegebenen guten Eigenschaften. z. B. einer Druckfestigkeit
über 300 kg;-c,n=, bei verhältn.i-smlißig niedrigen Ofen- find Sintertemperatunen,
z. B. goo bis ioooJ C, Hergestellt werden kann. Selbstverständlich sind Steine,
die
die eine oder andere gute Eigenschaft besitzen, auch mit anderen
Verfahren -. herzustellen; z. B. kann man eine niedrige Sintertemperatur in bekannter
Weise auch durch alkalische oder erdallzalische Zusätze erreichen. Solche Steine
haben aber im Gegensatz zu denjenigen, clie nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellt werden, die Neigung zum Ausblühen, und es fehlt auch die feste Glasur.
Schmelzpunkterniedrigende Stoffe der sauren Seite, z. B. Borsäure, scheiden wegen
des hohen Preises von vornherein aus. Bei anderen bekannten Verfahren werden Preßlinge
hoher Festigkeit nur ,durch Anwendung höherer Brenntemperaturen, z. B. i zoo bis
120o°, erreicht, wodurch sich entsprechend hohe Beanspruchungen --der Öfen und ein
Mehrverbrauch an Brennstoff ergeben.
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Die zweckmäßige -Körnung und die zuzusetzende Menge von Kohlenstoff
bzw. Flugasche ist im einzelnen Fall unter Berücksichtigung der Zusammensetzung
der zu mischenden Stoffe sowie der gewünschten Ofenhöchstteniper atur durch Laboratoriumsversuche
leicht zu ermitteln.
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Die Erfindung, kann sowohl mit Bergschiefer als auch mit Grubenschiefer
durchgeführt weiden. Das Verfahren nach der Erfindung ist für beliebige Bauelemente,
z. B. Platten, Röhren u:sw., verwendbar.