DE1202701B

DE1202701B - Verfahren zur Herstellung eines weitgehend hydratationsbestaendigen Sinters aus Dolomit, Magnesit oder Kalk

Info

Publication number: DE1202701B
Application number: DED35903A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Friedrich Buntenbach; Dipl-Chem Dr Marlen Buntenbach; Dipl-Chem Dr Kurt Stautz
Original assignee: Dolomitwerke GmbH
Current assignee: Dolomitwerke GmbH
Priority date: 1961-04-22
Filing date: 1961-04-22
Publication date: 1965-10-07
Also published as: US3276882A; GB1007564A

Description

Verfahren zur Herstellung eines weitgehend hydratationsbeständigen Sinters aus Dolomit, Magnesit oder Kalk Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung eines weitgehend hydratationsbeständigen Sinters, bestehend aus Dolomit, Magnesit, Kalk oder deren Gemischen oder einem Sinter, der im wesentlichen aus diesen Stoffen zusammengesetzt ist.
Bekanntlich wird Sinter nach den heutigen Erkenntnissen bei möglichst hohen Temperaturen, die sich je nach der Sinterfähigkeit des Materials zwischen 1500 und 1800° C bewegen, gebrannt. Dabei durchläuft das Brenngut auch einen Temperaturbereich von 900 bis 1500° C, in dem die Verunreinigungen, wie sie im natürlich vorkommenden Dolomit in kleinen Mengen immer vorhanden sind, an die Oberfläche der Körner wandern. Hier bilden sich die kalkreichen Calcium-Silikate, -Aluminate und -Ferrite, wenn man die Verunreinigungen von Dolomitmassen sich vorwiegend aus SiO2, A1203 und Fe2O3 zusammengesetzt denkt. Die nunmehr an der Kornoberfläche bestehenden Verbindungen der Silikate, Aluminate und Ferrite liegen bei den angewandten Temperaturen als Schmelze vor und überziehen dabei das Korn mit einer porenfreien Schmelzhaut. Dieser Überzug kann insofern stabilisierend wirken, als er freies CaO und MgO vor der Berührung mit der wasserdampfhaltigen Außenatmosphäre so lange schützt, bis der Wasserdampf durch diese Schicht hindurch diffundiert ist. Man erhält somit einen Sinter, der einige Zeit hydratationsbeständig ist.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen hydratationsbeständigeren Sinter zu erhalten. Es wurde erkannt, daß die Kristallausbildung für den Grad der Hydratationsbeständigkeit im hohen Maße verantwortlich ist.
Die Kristallausbildung im Sinter ist aber wiederum eine Funktion der Sintertemperatur und der Abkühlungsbedingungen. Ein weitgehend hydratationsbeständiger Sinter wird erhalten, wenn Sintertemperatur und Abkühlungsbedingungen in eine bestimmte Relation zueinander treten. Erfindungsgemäß wird das zu sinternde Material einige Zeit bei einer Sintertemperatur, die über 1500° C und unterhalb des Schmelzpunktes des verwendeten Materials liegt, beispielsweise zwischen 1750 und 1850° C gehalten und die Abkühlung von dieser Höchsttemperatur auf eine Temperatur, bei welcher mit einer Kristallumwandlung nicht mehr zu rechnen ist, auf einen längeren Zeitraum ausgedehnt. Damit soll verhindert werden, daß der kristallin-energiereiche Zustand des Sintermaterials, wie er bei der Höchsttemperatur besteht, durch den Abkühlprozeß, wie er bei den bisher üblichen Verfahren durchgeführt wird, eingefroren wird, so daß nach der Abkühlung bei Normaltemperatur ein Zustand mit erhöhter innerer Energie vorliegt. Dieser energiereiche Zustand begünstigt jedoch die Hydratation außerordentlich. Die oberflächliche Stabilisierung des Korns durch eine Schmelzhaut hält deshalb nur so lange an, wie die Schmelzschicht luftundurchlässig ist. Wird diese Schicht, wie sie bei üblichen Verfahren erhalten wird, zerstört oder verletzt, etwa durch Brechen oder Ritzen, so ist keine Hydratationsbeständigkeit mehr vorhanden. Vorteilhaft wird das zu sinternde Gut etwa 2 Stunden auf dieser Höchsttemperatur gehalten.
Der durch erfindungsgemäßes Verfahren erhaltene Sinter zeichnet sich besonders dadurch aus, daß die vorhandenen Oxyde (CaO und/oder Mg0) in einem Kristallzustand mit minimaler freier Energie vorliegen. Die Hydratation wird durch diesen Zustand der geringsten freien Energie, wie die Versuche gezeigt haben, gegenüber dem auf üblichem Wege erhaltenen Material mit freier innerer Energie praktisch verhindert.
Der sich dem Sinterprozeß anschließende Abkühlungsprozeß auf eine Temperatur, bei der sich der Kristallzustand nicht mehr ändert, soll auch auf einen langen Zeitraum, beispielsweise 5 bis 12 Stunden, ausgedehnt werden, so daß der bei Normaltemperatur stabile Zustand erreicht wird. Die Zeit, welche für die Abkühlung von der Höchsttemperatur bis zu der vorher genannten Temperatur erforderlich ist, wird jedoch in der Regel mindestens zwei Stunden betragen. Eine Beschränkung nach oben ist dagegen nicht erforderlich. Die Hydratationsbeständigkeit wird in jedem Falle verbessert, je länger die Abkühlungsdauer beträgt. Mit einer Abkühlungsdauer von 5 bis 12 Stunden erzielt man jedoch praktisch mit Sicherheit hydratationsbeständigen Sinter.
Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung eines weitgehend hydratationsbeständigen Sinters besteht darin, daß man schon durch irgendein anderes Verfahren hergestellten Sinter dem Verfahren nach vorliegender Erfindung unterwirft.
Dazu ist lediglich eine kurzzeitige Erwärmung auf die Sintertemperatur nötig. Wesentlich ist, daß die anschließende Abkühlung im erfindungsgemäßen Sinne erfolgt.
Man kann aber auch Formkörper aus üblicherweise hergestellten Sinter dem zuletzt genannten Verfahren unterwerfen und erhält ebenfalls praktisch hydratationsbeständige Körper.
In folgenden Beispielen soll das erfindungsgemäße Verfahren mit Haldener Dolomit noch näher erläutert werden.
Beispiel la Haldener Dolomit wird 2 Stunden lang bei 1800° C gesintert und die anschließende Abkühlung des Sinters von dieser Temperatur auf 1500° C auf einen Zeitraum von 5 Stunden ausgedehnt. Der so behandelte Sinter wurde etwa 10 Stunden in bei 100° C gesättigter Wasserdampfatmosphäre aufbewahrt, ohne daß ein Hydratationszerfall festzustellen war.
Beispiel 1b Dagegen konnte bei einem nach üblicher Weise hergestellten Sinter vom gleichen Ausgangsprodukt schon nach einer Stunde ein restloser Hydratationszerfall beobachtet werden.
Beispiel 2 Nach üblicher Weise hergestellter Haldener Dolomitsinter wurde 1 Stunde lang auf 1800° C erhitzt und anschließend innerhalb von 5 Stunden langsam auf 1500° C abgekühlt. Dieser erfindungsgemäß nachbehandelte Sinter war ebenfalls nach 10stündiger Aufbewahrung in bei 100° C gesättigter Wasserdampfatmosphäre noch nicht zerfallen.
Beispiel 3 Haldener Dolomit wurde 8 Stunden lang bei 1800°C gesintert. Die darauffolgende Abkühlung auf 1500°C wurde auf 2 Stunden ausgedehnt, so daß der Dolomit insgesamt 10 Stunden oberhalb von 1500° C gehalten wurde.
Bei der anschließenden Untersuchung des gesinterten Dolomits konnte das Gut 4 Tage lang in bei 100° C gesättigter Wasserdampfatmosphäre ohne Hydratationszerfall aufbewahrt werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung eines weitgehend hydratationsbeständigen Sinters bestehend aus Dolomit, Magnesit, Kalk oder deren Gemischen, bei dem das Gut auf eine über 1500° C, jedoch unterhalb des Schmelzpunktes des verwendeten Materials, vorzugsweise zwischen 1750 und 1850° C liegende Sintertemperatur gebracht und anschließend abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die an das Halten auf Sintertemperatur sich anschließende Abkühlung von der Höchsttemperatur auf eine Temperatur, bei welcher die bei Normaltemperatur stabile Kristallausbildung nicht mehr veränderlich ist, auf einen Zeitraum von mindestens 2 Stunden, vorzugsweise 5 bis 12 Stunden, ausgedehnt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Sintervorgang mindestens 2 Stunden entfallen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf übliche Weise hergestellter Sinter wieder erhitzt und der im Anspruch 1 genannten Abkühlung unterworfen wird.
4. Die Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 4 auf Formkörper aus normal hergestelltem Dolomit-. Magnesit- oder Kalksinter. In Betracht gezogene Druckschriften: B u d n i k o w, »Technologie der keramischen Erzeugnisse«, 1950, S. 233/234; Liebscher-Willert, »Technologie der Keramik«, 1955, S. 274, 276; Salmang, »Die Keramik«, 1954, S. 126/127; Niederleuthner, »Unbildsame Rohstoffe keramischer Massen«, 1928, S. 36.