DE897219C - Feuerfestes Erzeugnis - Google Patents

Description

• Feuerfestes Erzeugnis Die Erfindung bezieht sich auf ein feuerfestes Erzeugnis.
• Zweck der Erfindung ist die Herstellung von feuerfesten Formkörpern, die geeignet sind für den Aufbau der Läuterzone von Glaswannenöfen, für ihren Oberbau, ihre Gittersteine und ihre anderen Bauteile, für die ein gegen den Angriff von Alkalien widerstandsfähiges feuerfestes Erzeugnis erforderlich ist.
• Es sind feuerfeste Baukörper für Glaswannen bekannt, .die durch Binden von geschmolzenem Mullit hergestellt werden. Dieser Werkstoff kann industriell durch Schmelzen von Bauxit und Kieselsäure oder Andalusit, Sillimanit oder Cyanit hergestellt werden, wobei. die Zusammensetzung eine solche auf Tonerdebasis mit einem, Kieselsäui#egehalt von ungefähr 2'8°/o_ bei sehr niedrigem .Gehalt an Alldali sein muß, da der letztere .den Mullit in Korund und Glas umsetzt. Tatsächlich ist es diese letztere Wirkung des Alkalis, welche die Verwendungsmöglichkeiten solcher feuerfester Körper für den Oberbau oder für Gittersteine einschränkt. Die Alkalidämpfe des Glases kondensieren an den ihnen ausgesetzten Oberflächen und bewirken ein auf Rekristallisation beruhendes Wachsen des Korunds, welcher in das Glas hineinfallen kann und dort Stein- oder Schlierenbiidung hervorruft.
• Da Korund die in Kontakt mit Alkali stabile Phase darstellt und auch widerstandsfähig ist, könnte angenommen werden, daB ein aus Korundkörnern durch Binden hergestellter Körper vorteilhafte Eigenschaften aufweist. Jedoch bestehen zwei Bedenken gegen die Verwendung von Korund. Einerseits wird er industriell aus Bauxit mit oder ohne Zusatz eines Flußmittels hergestellt, und es sind deshalb die Kosten der Rohmaterialien höher als die von Versätzen mit höherem Gehalt an Kieselsäure. Andererseits enthält Bauxit mit niedrigem Kieselsäuregehalt einen hohen Anteil an Eisenoxyd, welches als- Flußmittel für dieses Material und, wenn es in dem Glas gelöst wird, färbend wirkt. Der Versuch, das Eisenoxyd durch Kohlenstoff zu reduzieren, führt zur Bildung einer erheblichen. Menge an Aluminiumcarbid, das Gase in dem Glas erzeugt, welche .die die Wannensteine bedeckenden und sie schützenden Schichten von halbgesättigtem Glas aufrühren, durch welches die Steine verstärktem Angriff ausgesetzt sind. Trotzdem erschien zwischen den Grenzen, die einerseits durch ein vollständig aus Mullft, andererseits ein vollständig aus Korund bestehendes Material gegeben sind, ein gewisses Kompromiß als möglich, nämlich- die Herstellung . einer Zusammensetzung aus beiden Körpern, deren Eigenschaften denen jeder der Komponenten überlegen sind. _ Bei keinem geschmolzenen feuerfesten Erzeugnis, welches Kieselsäure enthält, ist nach der Abkühlung, die Kristallisation vollkommen, sondern es ist immer noch eine restliche nicht kris.tlalline oder glasige Grundmasse, über .das ganze Erzeugnis verteilt, vorhanden. Diese Glasphase enthält den größten Teil der Verunreinigungen und FluSmittel sowie einen Teil der Kieselsäure und des oder der Oxyde, welche- die kristalline Phase oder Phrasen bilden. Dieses Glas hat im allgemeinen einen unterhalb .des Schmelzpunktes der kristallinen Phase liebenden Erweichungspunkt. Wenn ein solches Erzeugnis zu Körnern gemahlen, klassiert und ohne Zusatz eines Bindemittels oder mit einem. organischen Bindemittel, welches herausbrennt, verformt und bei hinreichend hoher Temperatur gebrannt wird, so erweicht die Glasphase und bildet bei der Abkühlung ein Bindemittel zwischen den Körnern. Auf diese Weise wird eine Bindung erzielt, ohne daß irgendein nicht kristalliner oder die Natur eines Flußmittels besitzender fremder Stoff zugesetzt wird.
• Jedoch sind gebrannte Mischungen von Korund und Muilit in ungefähr gleichen anteiligen Mengen tatsächlich weniger widerstandsfähig gegen Korrosion durch Flaschenglas als gebranntes Korundmiateriäl oder gebranntes Mullitmaterial für sich. Dieses unerwartete Ergebnis läßt sich vielleicht durch die Wirkung der Flußmittel des. Korundmaterials selber erklären, die den Mullft bei der Versuchstemperatur angreifen und ihn teilweise in Korund und Glas umwandeln, wobei die Zunahme des. letzteren dieUrsache für die verstä.rkteAngriffswirkung des korrodierenden Glases ist.
• Wenn jedoch dieselbe prozentuale Zusammensetzung nicht durch Mischen der beiden für sich geschmolzenen und aufbereiteten Materialien, sondern dadurch hergestellt wird, daß man .diese in ein und derselben Schmelze durch Zusatz des notwendigen Alkalis zu dem Tonerde-Kieselsäureversatz, Zerkleinerung - des geschmolzenen Körpers und Verformung desselben herstellt, so wird ein Erzeugnis. erhalten, das hinsichtlich seiner Korrosionswiderstandsfähigkeit jedem der Bestandteile für sich überlegen ist. Dies. ist möglicherweise dem Unterschied der Struktur und der Entwicklung der Kristalle zuzuschreiben. Wenn .die Korund- und die Mullitkristalle in ein und derselben Schmelze gebildet werden, so ergibt sich eine feine ineinander verzahnte Struktur; welche auch in den durch Zerkleinerung gebildeten Körnern erhalten bleibt. Ein korrodierendes Glas muß, um den Mullft aus einem solchen Korn herauszulösen, durch ein Kristallnetzwerk, das aus widerstandsfähigeren Korundkristallen besteht, hindurchdringen. Abgesehen davon., daß es für das angreifende Glas schwierig ist, in die schmalen Spalten einzudringen., wird diese Wirkung noch weiterhin dadurch vermindert, daß durch Lösung von Tonerde in dem Glas dessen Viskosität erhöht und derart sein Eindringen verlangsamt wird. Das Ergebnis ist letzten Endes das, daß: die Korrosion .des Mullits .durch die ineinander verzahnte Kristallstruktur im wesentlichen auf die des Korunds selbst verringert wird. Irrt Falle eines mittleren Prozentsatzes von Kieselsäure kann der Eisenoxydgehalt niedrig gehalten werden, und es wird nur wenig Aluminiumcarbid gebildet.
• Ein weiterer Vorteil der Verwendung einer solchen Zusammensetzung besteht darin, daß die Notwendigkeit zur Einführung von Alkali (oder ,eines-anderen Flußmittels) zum Zwecke der Bildung von Korund die Verwendung von tonerdehaltigen Materialien ermöglicht, die Alkali enthalten, wie der als Burley-Ton bekannte geringwertige Diaspor, der billiger ist als die alkali.freien Rohstoffe, wie Bauxit" Andalusit, Sillimanit und Cyanit.
• Gemäß der Erfindung wird. daher ein feuerfestes Erzeugnis von erwünschten Eigenschaften erzielt, indem ein auf geeignete Korngröße zerkleinertes, i aus dem geschmolzenen Erzeugnis eines Tonerde-Kieselsäureversatzes, welches hinreichend Alkali enthält, damit beim Kühlen sich erhebliche Anteile sowohl von Korund wie von Mullft neben etwas hochtonerdehaltigem Glas ergeben, hergestelltes i Ausgangsmaterial (ohne Zusatz eines Bindemittels oder Zusatz eines organischen Bindemittels; welches herausbrennt) bei einer oberhalb des Erweichungspunktes .der Glasphase liegenden Temperatur gebrannt wird.
• Es ist schon ein Verfahren zur Herstellung von feuerfesten Körpern in Elektrogießverfahren, @d. h. durch Schmelzen von feuerfesten- Stoffen, wie Bauxit, Diaspor und .Kaolin in einem elektrischen Ofen, Gießen der Schmelze in Formen und anschließendes Kühlen der gegossenen Erzeugnisse beschrieben worden.
• Solche nach dem Elektrogießverfahren aus tonerde-kieselsäurehaltigen Ausgangsstoffen hergestellte Blöcke, bestehend aus Korurnd- unid Mulliftkristallen, die in eine glasige Grundmasse eingebettet sind, werden, .da sie die oben angeführten Bedingungen erfüllen, in großem Umfange für Glaswannen verwendet.
• Bei der Herstellung solcher Körper ergibt sich eine große Menge an elektregegossenem Abfallmaterial, wie Steiger, Gußabfall, Ausscbußgußstücke usw. Es wurde gefunden daß aus einem solchen Material, wenn es auf eine Korngröße von z,7 mm oder weniger zerkleinert, dann unter Verwendung eines zeitweisen wirksamen organischen Bindemittels zu Formlingen verpreßt und bei einer Temperatur von ungefähr izoo° C gebrannt wird, die hinreichend hoch ist, um die glasige Grundmasse zu schmelzen, ein feuerfestes Erzeugnis erhalten wird, welches sehr widerstandsfähig gegen Angriffe durch heißen Staub oder Dämpfe der Alkalien, wie sie im Glaswannenofenbetrieb vorkommen, und außerdem billig ist, weil die verwendeten Rohstoffe zu niedrigen Kosten zu beschaffen sind;, da das elektrogegossene Material ein Nebenprodukt eines Verfahrens zur Herstellung von elektrogegossenen Formkörpern ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Feuerfestes Material, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Körnern eines erschmolzenen, vorzugsweise elektrisch erschmolzenen und gegossenen Stoffes besteht, der der chemischen Analyse nach in bis 25'/o Kieselsäure i bis 30/0 Alkalioxyde und 72 bis 89% Tonerde enthält, .die Kristalle von Mullit und Korund bilden, die in einer hochtonerdehaltigen Grundmasse eingebettet sind, während die Körner durch Sinterung dieser Grundmasse gebunden sind. z. Feuerfester Körper nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß er aus kleinen Teilchen einer erschmolzenen Masse besteht, die io bis 25 % Kieselsäure, i bis 3 % Alkalioxyde und 72 bis 89% Tonerde enthält. 3. Feuerfestes Material gemäß den Ansprüchen i und a; dadurch gekennzeichnet, daß es aus Körnern eines erschmolzenen und gegossenen, vorzugsweise elektrisch erschmolzenen Stoffes besteht, die 30 bis 6o % Korundkristalle und 6o bis 30')/o Mullitkristalle enthalten, die in einer hochtonerdehaltigen glasigen Grundmasse eingeschlossen sind, die durch Verfrittung die Körner bindet.