Способ изготовления искусственного строительного материала преимущественно для огнеупорных и сопротивляющихся химическим влияниям изделий

 

Класс 80 Ь, S

М 12710

ПАТЕНТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

О П И С А Н И Е способа изготовления искусственного строительного материала, преимущественно для огнеупорных и сопротивляющихся химическим влияниям изделий.

К патенту ин-ной фирмы „Акционерное общество металабанк и металлургическое общество" (Wetallbsnk ппй Metallurgische GeseHkchaft А.-6.), в г. Франкфурте н/Майне, Германия, заявленному 7 сентября 1S27 года (заяв. свид.

М 2117О).

Действительные изобретатели ин-цы В. М. Гольдшиндт (Victor МогЫи 6оМесЬпй4Ф), Х. Стенвнк (Kristoffer Stenvik) и P. Биудоеи (Rolf Knudsen).

0 выдаче патента опубликовано 31 января 1930 года. Дейетвне патента распространяется на 15 лет от 31 января 1930 года.

Предлагается изобретение, касающееся способа изготовления искусственного строительного материала, преимущественно для огнеупорных и сопротивляющихся химическим влияниям изделий, из оливина и ему подобных горных пород, нрименяюшихся или в натуральном виде, или в виде предварительно (осторожно) обожженных, илн сформованных из размельченного оливина с различными добавками и затем обожженных искусственных камней. В данном случае, к измельченному оливину или т. под. прибавляется каустический магнезит, после- чего смесь обычными средствами приводится в пластическое состояние, формуется и обжигается.

Натуральные оливиновые горные породы, как, например, перидотит, дунит и т. и., даже такие, в которых содержатся довольно большие количества посторонних веществ, являются превосходным материалом для изделий, отличающихся огнеупорностью к сопротивляющихся химическим воздействиям. Можно приготовлять из оливиновых пород строительные камни для печей и других сооружений, служащих для металлургических и химических целей, придавая им нужную форму соответствующей обработкой, при чем для этой цели оказались пригодными оливиновые породы, содержащие от 40 до 54% по весу .ИдО (сравнивая с безводным, прокаленным материалом). Процентное содержание %0, должно не превышать

48%, а содержание водных продуктов превращения, напр., серпентина, не должно, в общем, превосходить

10%. Оливиновые породы с более высоким содержанием водных продуктов превращения могут быть применены только тогда в качестве строительных камней, если они предварительно были подвергнуты весьма осторожному, медленно усиливаемому нагреванию. Целесообразно применять для приготовления строительных камней также оливиновые породы, содержащие менее 12% УеО.

Оказалось, что полученные из природного оливина строительные камни сохраняют. свою„прочность даже при нагревании до очень высоких температур, например, до 1800 С и, кроме того, отличаются очень большой сопротивляемостью химическим влияниям, в особенности воздействию щелочей.

Для изготовления строительных материалов, строительных камней и т. д. . можно применять :также и оливиновые породы в. виде:мелких кусков, зерен или порошка, остающихся после механической: обработки оливиновых пород, причем, смешивая обломки оливиновой породы подходящей величины,со склеивающими и связывающими веществамн в виде литых масс, гидравлических растворов и т. п. или помещая частицы породы вместе со связывающими. веществами в формы, можно получать фасонные блоки, камни и проч. В качестве связывающих материалов можно применять как неорганические, так и органические вещества или смеси их, как, например, коллоидальные силикаты магния, окись,магния, гидрокись магния, тальк, известковые вещества, глину и т. и., а также такие вещества, как деготь, смолу, асфальт и т. н. Могут быть -также применены вяжущие средства, применяемые.:при производстве азбестовых или:.,стеатитовых изделий. например, стеатитовых:"зажигательных свечей и проч. Можно применять в качестве строительного материала смесь оливина со связывающими веществами в, сыром состоянии, в формованном или неформованном виде, или .же подвергать эту смесь перед употреблением обжиганию при надлежащей температуре,. например, около

1000 — 1500" С.

При таком способе переработки оливиновая порода может содержать больший прецент (чем указано выше) посторонних примесей, как то водных продуктов превращения, железнекислородных соединений и т. д. В некоторых случаях применяются, в виде добавочных материалов, такие вещества, которые способны связывать кремнекислоту. Например, если строительные камни приходят в соприкосновение с кислыми шлаками, то возникает возможность образования от действия кремнекислоты кислых силикатов, которые понижают точку плавления. В этих случаях, прибавляя соответствующие количества таких веществ, как магнезия или обожженный, но еще способный к реакцияммагнезит, можно добиться, что кремнекислота будет связана в возможно безвредной форме (лучше всего, если она перейдет при этом в ортосиликат магния). Еоличество прибавяемого МдО не должно, в общем, превосходить

25 — 30%. Прибавление соединений магния особенно полезно также и в тех случаях, . когда обрабатывается оливиновая порода, содержащая железо в виде ортосиликата. В этом случае, железо благодаря процессу окисления может перейти в Ee О„ вследствие чего материал обогащается кремневой кислотой, которая в присутствии,. например, МуО снова связывается, образуя ортосиликат. Добавление ЖуО или других богатых магнием материалов особенно действительно, если порода содержит, кроме оливина; еще и другие окислы магния, например, в виде энстатита или роговой обманки, при чем при нагревании может происходить следующая реакция.

Жд8гО, + МдО = Му,S гО, Оказалось также, что натуральную оливиновую породу можно перерабатывать в строительные камни; применяя в качестве, связывающего средства искусственно полученный ортосиликат магния. Для этого хорошо.смешивать размельченную оливиновую.породу с веществами, способными образовывать ортосиликат магния, например, с гидросиликатами магния и содержащими магний материалами, например, МуО, или веществами, способными образовать Му О, после, чего смесь подвергают обработке, при которой образуется ортосиликат магния. Образующие,ортосиликат магния вещества, как, например, серпентин, .тальк, энстатит, могут при этом уже раньше присутствовать в оливиновой порол

В качестве примеров приводи1 ся следующее:

При м ер 1.— Измельченная смесь, состоящая, главным образом, из оливиновой породы и, кроме того, из талька (горшечный камень, жировик), серпентина и т. п., а также каустического магнезита, в количествах, необходимых для образования ортосиликата магния, увлажняется или приводится в пластическое состояние при помощи воды и, если нужно, органических веществ, например, сиропа, после чего кладется в формы, с применением в нужных случаях давления.

Формованные изделия подвергаются затем обжиганию, например, при температурах от 1300 до 1500, при чем.обжигание производится до тех пор, пока не образуются значительные количества ортосиликата магния. Отношение количества естественной оливиновой породы и искусственно полученного ортосиликата магния и других добавочных веществ, а также продолжительность нагревания, регулируются таким образом, что готовый продукт состоит, главным образом, из частиц натуральной породы, связанных полученным ортосиликатом магния.

Дальнейшее видоизменение способа состоит в том, что смесь, содержащая размельченную оливиновую породу или оливиновый песок, подвергается обработке, прй которой происходит частичная перекристаллизация, и благодаря этому сцепление или сростание отдельных частиц породы. Подобная перекристаллизация получается при действии не очень высоких температур, лежащих значительно ниже точки плавления ортосиликата магния, особенно в том случае, если прибавляют вещества, способствующие желаемой перекристаллизации. В числе последних можно указать, например, силикаты щелочных металлов, борнокис ые, хлористые, азотнокислыв, фосфорнокислые соли щелочных металлов, азотнокислые, борнркислые, хлористые и фосфорнокислые соли щелочпоз емельных металлов, олова, марганца, двух - и трехвалентного же- леза. Можно заставить способствую щие кристаллизации вещества, как например, азотнокислый магний или хлористый магний, образовываться также и в. самой массе, например, обрабатывая их надлежащими количествами кислот, при чем последние могут действовать на часть применяемого оливинового материала, смешиваемую в дальнейшем с другой, необработанной частью. Если исходные материалы содержат вещества, способствующие кристаллизации, то можно не прибавлять таковых отдельно или уменьшить прибавляемые количества.

При переработке оливиновой породы, содержащей железо, при нагревании в окисляющей атмосфере, на поверхности кристаллических зерен выделяется Хе, О„способствующее кристаллизаций. Йагревание можно вести поочередно то в окисляющей, то в восстанавливающей атмосфере. В этих случаях полезно прибавлять к основной смеси богатые магнием материалы, например, обожженный магнезит, в таких количествах, чтобы кремневая кислота, с которой первоначально было связано ЕеО, насыщалась МуО.

Перекристаллизация может вестись при температуре от 500 до 1500 в один или в несколько приемов таким образом, что сперва производится предварительное подогревание, а непосредственно за этим или позже дополнительное нагревание при более высоких температурах. Например, формо ванные изделия можно спрессовать или сделать предварительным подогреванием пригодными для транспорта, а перекристаллизацию производить позже, на месте потребления.Продолжительность негревания может длиться от нескольких часов до нескольких дней.

Пример 2.— Размельченная оливиновая порода или оливиновый песок надлежащей крупности смешивается с 2 — 5О О раствора силиката натрия в 38 Боме. и смесь (если нужно, то после надлежащей формовки) нагревается в течение около 10 часов до температуры около 1000 С. — 4

Пример 3.— Размельченная оливиновая порода надлежащей крупности обрабатывается разбавленной кислотой таким образом, что образуются небольшие количества азотнокислого натрия. Масса формуется, высушивается и нагревается в течение около

20 часов при 600, и затем 1 час при 1000 С.

К основным материалам можно прибавлять примеси различного рода для получения. различных особых качеств строительных камней. Так, например, прибавляя известные количества соединений алюминия, как то: глину, Еаолин, боксит и т. п., можно получить строительные камни, обладающие высокой огнеунорностью и в то же время высокими механическими качествами, например, большою сопротивляемостью сжатию при высоких температурах.

Пример 4; — 96 весовых частей размельченной оливиновой породы, 2 части азотнокислого магния и 2 части огнеупорной глины хорошо перемешиваются и формуются при содействии ,жидкостей, в которые могут быть прибавлены небольшие количества связывающих веществ, после чего смесь подвергается шестичасовому обжиганию при 1800 С.

Для повышения механической прочности материала можно прибавлять соединения железа, в особенности окиси железа, или материалы, содержащие такие соединения, при чем параллельно получается также улучшение, теплопроводности и электропроводности. Вместо соединений железа или наряду с ними могут быть применены материалы, содержащие и другие металлы группы, железа. Оказалось, что даже очень большие примеси окисей железа и т. п. не настолько понижают огнеупорность ортосиликата магния, чтобы воспрепятствовать его техническому применению. Поэтому добавление железных соединений можно делать в очень широких пределах, наприм,ер, до половины состава огйеупорного материала.

В качестве железных соединений можно с успехом применять дешевые естественные .продукты, как магнитный железняк и т. п.

Пример 5. 90 килограммов богатого железом оливина (содержащего

20 /, EeO) смешиваются с 20 кгр. каустического магнезита (содержащего 20 /, EeO) в зернах надлежащей величины, формуются с участием воды, и, если нужно, связывающих веществ, как-то, растворимого стекла, сиропа, и т. п., высушиваются и обжигаются в течение, например, 24 часов при температуре 1200 †15 С

Пример 6.— 50 кгр. бедного железом оливина (содержащего 50%МуО, 6 /, ЕеО, 44 /, ЯО,), 20 кгр. магнитного железняка (95 /, Ee,O„50/„Si0„), 10 кгр. огнеупорной глины (содержащей 60о/ %0„30 /,A Оз, 10о/оНяO) и 20 кгр. обоженного магнезита (содержащего 75 /,МдО, 5 /, ЕеО, 20 /, Н,О) перемешиваются в зернах надлежащей величины. Смесь формуется с участием воды и, если нужно; связывающих веществ, высушивается и обжигается нри 1200 †15 С в течение 8 часов и дольше.

Приготовленные смеси могут применяться в виде поливной массы, красящей массы, замазки и т. п. и затем закрепляться нагреванием до соответствующей температуры., Предмет патента.

1. Способ изготовления искусственного строительного материала, преимущественно для огнеупорных и сопротивляющихся химическим влияниям изделий, из оливина и ему подобных горных пород, отличающийся тем, что к измельченному оливину или т. под. прибавляют каустический магнезит, после чего приводят смесь обычными средствами s пластическое состояние, формуют и обжигают.

2. Видоизменение способа, указанного в п. 1, отличающееся тем, что к измельченному оливину прибавляют азотнокислый магний или же, с целью образования последнего за счет содержащей в оливине магнезии, обрабатывают оливин небольшим, количеством азотной кислоты.

3. Прием, осуществления способа по п. 1, отличающийся тем, что к указанной в п. 1 смеси прибавляют кремнекислые или фосфорокислые, или азотнокислые или хлористые соли щелочных или щелочноземельных металлов, или обрабатывают смесь какой-либо из соответствующих кислот с целью образования одной или нескольких из вышеозначенных солей.

4. Прием выполнения способа, указанного в п.п. 1 — 3, отличающийся тем, что обжиг ведут в два приема, выдерживая изделия сперва продолжительное время при относительно невысокой температуре, а затем на короткое время значительно повышая последнюю.

Таи. Уидрогр. Упр. Управа. В.-К. Сии РККА. Ленинград, здание Гл. Адиирытейстив.