DE1089680B

DE1089680B - Verfahren zum Herstellen von Silikasteinen

Info

Publication number: DE1089680B
Application number: DEST14488A
Authority: DE
Inventors: Dr Karl Siebel
Original assignee: KARL SIEBEL DR; Steuler Industriewerke GmbH
Current assignee: KARL SIEBEL DR; Steuler Industriewerke GmbH
Priority date: 1958-11-24
Filing date: 1958-11-24
Publication date: 1960-09-22

Description

Verfahren zum Herstellen Von Silikasteinen Die Herstellung von Silikasteinen durch Brennen eines mit einem Binder versetzten, Ferrosilicum und Glasfluß bildende Substanzen enthaltenden Gemenges von Quarzkies und feinem Quarzsand ist bekannt.
Vorliegender Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, durch Brennen eines mit einem Binder versetzten Gemenges von Quarzkies und feinem Quarzsand Silikasteine herzustellen, die bei einem Druckerweichungsbeginn von 1680 bis 1700° C geringere Porositäten aufweisen, als sie bisher erreicht werden konnten. Die meisten handelsüblichen Silikasteine haben Porenvolumina zwischen 21 und 261/o. Die Praxis zeigt, daß die Lebensdauer von Silikastein.en, z. B. in der Stahlindustrie, erheblich steigt, wenn das Porenvolumen möglichst niedrig liegt, da bei geringem Porenvolumen die innere Korrosion der Steine durch eindringende Fremdstoffe verzögert wird. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt es, Porenvolumina unter 17 % zu erreichen.
Durch die deutsche Patentschrift 555 767 und die österreichische Patentschrift 138 392 sind Verfahren bekanntgeworden, bei welchen die Quarzumwandlung katalytisch beschleunigt und in bestimmte Richtung gelenkt werden soll. Zu diesem Zweck wird unter anderm tonerdefreies Alkalioxyd eingesetzt, um eine dünnflüssige Schmelze zu erzielen. Mit einer Alkaliverbindung als glasflußbildender Substanz kann die vorliegender Erfindung zugrunde liegende Aufgabe nicht gelöst werden.
Das Verfahren der Erfindung beruht auf der Verwendung von zwei verschiedenen Bindern. Der erste Binder [b] besteht aus Calciumhydroxyd und Eisenoxyd und einer geringen Menge Ferrosilicium; die Kombination von Calciumhydroxyd und Eisenoxyd ist bekannt. Das dieser Kombination zugesetzte Ferrosilicium wirkt der bleibenden Dehnung der Silikasteine entgegen und gleichzeitig in Richtung einer Verringerung des Porenvolumens. Schon nach dem Verfahren der deutschen Patentschrift 752 150 wird der zur Herstellung der Silikasteine dienenden Masse gemahlenes Ferrosilicium zugesetzt. Es wurde indes gefunden, daß für die Zwecke vorliegender Erfindung die zugesetzte Menge Ferrosilicium nicht zu groß sein darf, da sonst eine Erniedrigung der Druckerweichungstemperatur entsteht. Es wurde gefunden, daß dieser Binder [b] zweckmäßig aus 1,5 % Ca0, 1,0% Fe203 und 0,5'% Ferrosilicium mit einem Si-Gehalt von 90 % besteht; geringe Abweichungen von diesen Werten sind ohne schädliche Wirkung, so kann der Si-Gehalt des Ferrosiliciums bis zu etwa 60 % heruntergehen. Wenn lediglich dieser Binder in einer Menge von etwa 3 9/o der Gesamtmasse verwendet wird, kann man aus Quarzkies und Quarzsand bereits einen durchaus festen Silikastein mit hoher Druckerweichungstemperatur herstellen. Das, Porenvolumen dieser Steine wird aber bei der üblichen Brenntemperatur von SK 14 bis 15 oberhalb von 200/0 liegen.
Verwendet man aber gleichzeitig noch einen zweiten, aus einer Mischung glasbildender Stoffe bestehenden Binder [c], der einen Erweichungspunkt von 200 bis 400° C unterhalb der höchsten Brenntemperatur des Silikasteines hat, und zwar nur in der geringen Menge voll 0,4 bis 1 % der Gesamtmasse, so gelingt es, aus [a] etwa 96% Quarz und den Bindern [b] und [c] ohne Schwierigkeit Silikasteine mit einem Porenvolumen von weniger als 17 % herzustellen. Der zweite Binder erhält noch vorzugsweise eine geringe Menge Alkali, z. B. in Form von 0,05 % Lithiumoxyd, beigemischt.
Die Wirkung des zweiten Binders besteht im wesentlichen darin, daß bereits vor dem Einetzen der stärksten Quarzdehnung durch den sich bildenden Glasfluß unter gleichzeitig beschleunigter Quarzumwandlung eine so starke Verkittung der Quarzteilchen eintritt, daß bei Erreichung der höchsten Brenntemperaturen der Stein bereits so weit in sich verfestigt und umgewandelt ist, daß das Porenvolumen sich auf die gewünschten niedrigen Werte einstellt.
Der zweite Binder [c] besteht aus der Mischung eines Fluorids des Zinks oder Bleis, Borsäure, Aluminiumoxyd, Bariumoxyd und Lithiumoxyd. Es werden solche Mengen eingesetzt, daß im fertigen Stein maximal nicht mehr als 0,15% Aluminiumoxyd, Borsäure und Zink- bzw. Bleifluorid und nicht mehr als 0,5'% Bariumoxyd und 0,05 % Lithiumoxyd enthalten sind. Im allgemeinen wird man noch unter diesen Mengen bleiben können, vorzugsweise verwendet man nur 0,469/o des zweiten Binders. Um eine ganz gleichmäßige Verteilung dieser geringen Menge des zweiten Binders in der zu brennenden Steinmasse zu erreichen, werden die einzelnen Komponenten mit so viel feinstem Quarzsand oder Quarzmehl gemischt, daß 100 Gewichtsteile- der Mischung 84,54 Gewichtsteile Quarzmehl und 15,50 Gewichtsteile des Binders enthalten; hiervon kommen 3 bis 4 Gewichtsteile auf 96 bis 97 Gewichtsteile eines Gemenges aus Quarzsand- und Quarzkies zur Anwendung, wobei zu beachten ist, daß 3 Gewichtsteile zu 2,54 Gewichtsteilen aus Quarzsand besteben, die der gesamten Silikamasse zuzurechnen sind. Das Ansetzen der Steinmasse erfolgt in der Weise, daß zunächst der z. B. aus 1,5 0/11 Ca O oder auch, Ca(O H).2, 1,00% Fe20, und 0,519/o FeSi bestehende erste Binder [b] und 3 19/o der Mischung aus dem zweiten Binder [c] und feinstem Quarzsand bzw. Quarzmehl trocken und dann unter Zusatz von so viel Wasser gemischt wird, daß die erforderliche Preßfeuchtigkeit vorhanden ist, worauf dieses Gemisch mit einem Gemenge von z. B. 64,5 0/11 Quarzkies, 4% Quarzmehl und 25,5% Feinsand gemischt wird, wobei der Quarzkies zweckmäßigerweise zur Hälfte aus Quarzkies von 0 bis 1 mm Körnung und zur Hälfte aus 1 bis 2 mm Körnung besteht. Man. kann aber auch so vorgehen, daß man sowohl den ersten wie auch den zweiten Binder bzw. die Mischung aus dem zweiten Binder, und feinstem Quarzsand bzw. Quarzmehl mit der erforderlichen Wassermenge ansetzt und dann mit der Silikamasse vermischt. Als Preßmittel setzt man schließlich noch 0,7 bis 1 Q/o Sul'fitablauge zu. -

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Herstellen von Silikasteinen 35 durch Brennen eines mit einem Binder versetzten, Ferrosilicium und gasflußbildende Substanzen enthaltenden Gemenges von Quarzkies und feinem Quarzsand, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Gemisches. von 96% Quarz (Komponente [a]), eines aus 3 "/o Calciumoxyd und Eisenoxyd und 0,5% Ferrosilicium (Siliciumgehalt 60 bis 90%) bestehenden Binders (Komponente [b]) und 0,4 bis 0,6% einer aus einem Fluorid des Zinks oder Bleis sowie Borsäure und ferner aus Aluminiumoxyd, Bariumoxyd und geringen Mengen Lithiumoxyd bestehenden Mischung (Komponente [c]).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Komponente [c] von der Zusammensetzung 0,1519/o Aluminiumoxyd, 0,151/o Borsäure, 0,1519/o Zinkfluorid oder Bleifluorid, nicht mehr als 0,5% Bariumoxyd und 0,0519/o Lithiumoxyd verwendet wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Gemenges aus 96,5419/o der Komponente [a], 1,5 0/11 C190, 1,011/o Fe2O3 und. 0,5% FeSi (Komponente [b]) und 0,46% der Komponente [c].
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente [c] zunächst mit so viel feinstem Quarzsand innig vermischt wird, daß in 100 Gewichtsteilen der anfallenden Mischung (Komponente [d]) 84,5% Quarzsand enthalten sind.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein trockenes oder nasses Gemisch von 1,5'% Ca0 oder Ca(OH)2, 1,0% Fe203, 0,5 % Fe S i und 3 0/11 der Komponente [b] einem Gemenge von 64,5 0/11 Quarzkies, 4 Q/11 Quarzmehl und 25,5 0/11 Feinsand zugesetzt wird, wobei der Quarzkies zur Hälfte aus OOuarzkies von 0 bis 1 mm Körnung und zur Hälfte aus 1 bis 2 mm Körnung besteht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 555 767, 752 150; österreichische Patentschrift Nr. 138 392.