DE1063513B - Verfahren zur Herstellung von keramischen, besonders feuerfesten Koerpern - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von keramischen, besonders feuerfesten Körpern Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von keramischen Körpern, insbesondere von feuerfesten Erzeugnissen, wie von Steinen, Formkörpern, und zwar sowohl säurebeständigen wie isolierenden keramischen Erzeugnissen, Mörteln, Anstrichmassen usw. mit gebranntem Ton (Schamotte) und anderen Magermitteln.
• Es ist bekannt, solche Erzeugnisse aus einem feuerfesten gebrannten Ton unter Zusatz eines Bindemittels herzustellen. Hierbei wird die Masse einer innigen Mischung unterzogen, dann verformt, die Formkörper werden getrocknet und bei hoher Temperatur gebrannt.
• Der feuerfeste Werkstoff, welcher das Skelett der Formkörper bildet, ist nicht plastisch und weist keine klebenden Eigenschaften auf. Er kann Ton, Bauxit, Magnesit usw. in rohem oder vorgebranntem Zustand sein. Als Bindemittel werden bisher, je nach der Art des magernden Bestandteils, sehr häufig solche auf Grundlage von Ton, Kalkmilch sowie organische Stoffe, wie z. B. Dextrin, Sulfite, Alkalisilikate, Borax, Oxychloride usw., verwendet. Von diesen Bindemitteln sind diejenigen organischen Ursprungs nicht beständig beim Brand. Die auf alkalischer Grundlage haben den Nachteil, daß sie als Flußmittel wirken und den Schmelzpunkt des Erzeugnisses sehr stark herabsetzen.
• Die bekannten Bindemittel erfordern eine Trocknung und allmählich fortschreitende Temperatursteigerung beim Brand, um die Bildung von Rissen und Sprüngen hierbei zu vermeiden, durch welche die Erzeugnisse ungeeignet für die Verwendung werden oder als deren Folge sie zerfallen.
• Es sind auch bereits einige Bindemittel bekannt, die durch die Umsetzung von Salzen der Erdalkalien oder anderer Erden mit der jedem Salze korrespondierenden Säure hergestellt werden. Es ist z. B. bekannt, ein Sulfat auf Schwefelsäure oder ein Phosphat auf Phosphorsäure einwirken zu lassen. Außerdem ist es auch bekannt, ein Aluminium mit der zugehörigen Säure aufzulösen; z. B. zur Herstellung eines Bindemittels ist es bekannt, Aluminiumphosphat in Phosphorsäure zu lösen.
• Dieses letztere Verfahren ergibt zwar ein Bindemittel von zweckentsprechenden Eigenschaften, besitzt jedoch den großen Nachteil, daß es teuer und nicht für die Herstellung von üblichen feuerfesten Stoffen in größeren Mengen unter wirtschaftlichen Voraussetzungen angewendet werden kann.
• Die Erfindung bezweckt, die Nachteile der bekannten Bindemittel zu vermeiden. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Erzeugnissen aus gebranntem Ton, gemäß welchem dem Grundstoff, der das Skelett des Formkörpers bildet, ein minralisches Bindemittel zugesetzt wird, das aus Phosphorsäure und Aluminiumoxydschaum hergestellt wird.
• Es wurde nämlich gefunden, daß der Aluminiumoxydschaum, der als Abfall beim Schmelzen von Aluminium anfällt, nicht nur ein billiges Rohmaterial für die Bindemittelherstellung darstellt, sondern daß die damit erzeugten feuerfesten Steine Qualitäten aufweisen, die mit keinem anderen der bisher bekannten erreicht werden konnten.
• Es ist dabei von besonderer Bedeutung, daß der Schaum aus Aluminiumoxyden besteht, die beim Schmelzen entstanden sind, also durch direkte Berührung des geschmolzenen Metalls mit dem Sauerstoff der Luft. Dieses Aluminiumoxyd, welches auf trockenem Wege entstanden ist, liegt in einer Form vor, die für die Bildung des Bindemittels mit Phosphorsäure besser geeignet ist als das gewöhnliche Aluminiumoxyd, selbst wenn dieses chemisch rein ist und auf einem anderen Wege erzeugt wurde, wie beispielsweise auf nassem Wege.
• Das Bindemittel kann je nach seinem Verdünnungszustand in pastenförmiger oder mehr oder weniger flüssiger Form hergestellt werden. Es besitzt stark klebende Eigenschaften und umhüllt die Körner des Skeletts in vollkommener Weise.
• Die feuerfesten Stoffe, aus denen das Skelett gebildet werden soll, können beliebiger Art sein. Sie verden je nach dem Verwendungszweck des Erzeugiisses gewählt und in einer Korngrößenzusammenetzung, die ebenfalls von den erwünschten Eigenchaften desselben abhängt, verwendet. Als geeignete JVerkstoffe sind z. B. natürlicher Sillimanit, die Aluniniümsilikate, Stoffe auf Grundlage von Chrom, Magnesia usw. zu erwähnen.
• Es wurde gefunden, daß die Verwendung von >toffen, die bereits vorher durch einen Brennvorgang Lllotropische Umwandlungen erfahren haben, zwecknäßig ist. Als besonders vorteilhaft erweist sich die Jerwendung von gebranntem und gemahlenem Ton Schamotte) als skelettbildende Stoffe.
• Im Rahmen des gleichen Gedankens- können auch Steine, die bereits als solche verwendet worden sind, ;emahlen und als Ausgangsstoffe benutzt werden.
• Gewöhnlich erfordert die Reaktion zwischen Phos-)horsäure und Aluminiumoxyd eine Initialerhitzung, jm in Gang zu kommen. Überraschenderweise reagiert 'er Aluminiumschaum bei Zimmertemperatur sofort ieftig exotherm mit Phosphorsäure, und es braucht Iberhaupt nicht erhitzt zu werden.
• Diese Tatsache, daß die Initialerhitzung unter-.)leiben kann, ist für die Durchführung des Verfahrens von extrem vorteilhafter Bedeutung, denn die Reak-:ion kann direkt in dem Mischer ablaufen gelassen werden, in dem sich die Mischung der anderen Bestandteile für die feuerfesten Steine befindet. Auf diese Weise gestaltet sich das Verfahren zur Vor-:)ereitung der Mischung zum Formen der Rohlinge Sehr einfach; es kann auf zwei Arten durchgeführt ;-erden Gemäß der ersten Ausführungsform wird das Bindemittel für sich aus Aluminiumschaum und Phosphorsäure hergestellt und dann den Mahl- oder Mischvorrichtungen zusammen mit den das Skelett bildenden Stoffen aufgegeben.
• Bei der zweiten Arbeitsweise kann der Aluminiumschaum, vorzugsweise zusammen mit Phosphorsäure, dem Mischer, in welchem sich der das Skelett bildende Stoff befindet, aufgegeben werden. In der einen wie in der anderen Weise ergibt sich hierdurch die verformbare Masse. Die aus dieser hergestellten Gegenstände werden, und zwar bei einer Temperatur in der Größenordnung von 500° C, die sich im allgemeinen als bereits ausreichend erweist, gebrannt. Selbstverständlich kann aber je nach den Anforderungen auch mit höher als 500° C liegenden Brenntemperaturen gearbeitet werden. Es ist ferner auch möglich, unter Verwendung des Bindemittels gemäß der Erfindung an der Verwendungsstelle eine monolithische Masse herzustellen, die dann an ihrer Verwendungsstelle gebrannt wird. Ferner kann das Verfahren gemäß der Erfindung auch zur Herstellung eines Mörtels oder Schutzüberzuges für feuerfeste Stoffe verwendet werden.
• Der Aluminiumoxydschaum kann, je nach den erwünschten Eigenschaften des Enderzeugnisses, in gereinigtem oder auch in ungereinigtem Zustand Verwendung finden. Insbesondere können aus diesem Schaum, der ein Abfall- oder Nebenprodukt der Aluminiumschmelze darstellt, durch einfaches Waschen mit Wasser die darin enthaltenen löslichen Salze entfernt werden.
• Unter dem Ausdruck »Aluminiumoxydschaum« sind im Sinne der Erfindung die Oxydationsprodukte zu verstehen, die bei der Aluminiumverarbeitung, nämlich während des Schmelzvorganges, anfallen und auf dem geschmolzenen Metall schwimmen.
• Was die Menge an Aluminiumoxydschaum und Phosphorsäure anlangt, die eingesetzt werden soll, so richtet sich diese ganz nach der Art des Skelettmaterials und kann daher nicht präzise angegeben werden. Indessen ist es klar und aus ökonomischen Gründen verständlich, daß nur so viel verwendet wird, wie zur ausreichenden Bildung des Bindemittels erforderlich ist. Eine Prozentangabe ist nicht notwendig, da diese für das Produkt keine charakteristische Größe darstellt.
• Die Herstellung des Bindemittels erfolgt in Gegenwart der übrigen Mischungsbestandteile gleich im Mischer bei gewöhnlicher Temperatur, ohne daß zusätzlich erhitzt zu werden braucht. Der Aluminiumoxydschaum, der als Abfallprodukt preisgünstig zu haben ist, ermöglicht, insbesondere große Mengen feuerfester Steine für industrielle Zwecke zu vorteilhaften Preisen herzustellen.
• Die feuerfesten Produkte, die gemäß der Erfindung hergestellt wurden, sind außerdem den bekannten Erzeugnissen dieser Art qualitätsmäßig weit überlegen, besonders in Industrieöfen und im Hinblick auf die Verschlackung. Insbesondere ist die Widerstandsfestigkeit der erfindungsgemäß hergestellten Produkte gegen plötzliche Temperaturschwankungen (thermische Schocks) bedeutend vermehrt. Infolge dieser Widerstandsfestigkeit gegen thermische Schocks entstehen keine Haarrisse oder tiefe Sprünge wie in den derzeit bekannten feuerfesten Steinen, welche die Fläche für den Angriff der Schlacke, die in die Tiefe eindringen kann, vergrößern und vorzeitigen Verschleiß verursachen. Bei den erfindungsgemäß hergestellten Produkten ist wegen des Fehlens von Rissen und Sprüngen eine Verschlackung in der Tiefe des feuerfesten Steines unmöglich geworden, es gibt nur noch eine oberflächliche Abnutzung, die durch Reibung und Erosion hervorgerufen wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von keramischen, besonders feuerfesten Körpern aus einer Grundmasse, wie Schamotte, Sillimanit, Chromerz, Magnesia, und einem Bindemittel aus einer Tonerdeverbindung und Phosphorsäure, dadurch gekennzeichnet, daß als Tonerdeverbindung der beim Schmelzen von Aluminium anfallende Aluminiumoxydschaum verwendet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 445 722, 573 014; schweizerische Patentschrift Nr. 121763.