Verfahren zur Herstellung einer glasartigen Schmelzmasse aus Tonerdekalksilikaten. Es ist bekannt, durch Schmelzen von na türlichen Gesteinen, wie z. B. Basalt, Kalk mergel usw., glasartige blassen herzustellen. Derartige Massen eignen sich jedoch nur in den seltensten Fällen zur Fabrikation von in dustriellen Erzeugnissen und zur glastechni schen Bearbeitung. Sie sind meistens nicht stabile Produkte und verändern sich bei Er hitzung während glastechnischer Bearbeitung. Sie sind auch in den meisten Fällen chemisch nicht indifferent und werden leicht durch äussere Einflüsse angegriffen. Auch die me chanischen und physikalischen Eigenschaften solcher Schmelzen entsprechen nur selten den Anforderungen der Technik.
Die vorliegende Erfindung betrifft die Her stellung von glasartigen Massen, die in der Hauptsache aus Tonerdekalksilikaten bestehen, und die allen Anforderungen der Technik in weitgehendster Weise genügen. Es hat sich nämlich herausgestellt, dass man eine voll kommen stabile, chemisch ausserordentlich träge;
nahezu vollständig indifferente und in jeder Hinsicht den Forderungen der Technik entsprechende glasartige Masse erhält, wenn man gemäli vorliegendem Verfahren ein na- türliche,; Gestein, welches hauptsächlich aus Ca0, A120s und Si02 besteht, durch Zusatz von mindestens einem dieser Oxyde so koiu- plettiert und das Gemisch schmilzt,
dass die aus dieser Mischung erhältliche glasartige Schmelzmasse annähernd die Zusammensetzung eines binärenaEutektikums des ternären Sy stems Calciumoxyd-Aluminiumoxyd-Silicium- dioxyd aufweist. Die Komplettierung kann so erfolgen, dass ein die zuzusetzenden Oxyde enthaltendes Gestein verwendet wird.
Alle in obiger Weise zusammengesetzten Gemische entsprechen folgenden Eutektika, denen in Klammer jedesmal der Schmelz punkt beigefügt ist <I>Binare</I> Euiektilra: Ca0.A120s.2Si02; 0a0.Si02 (1299<B>0 0</B>) Ca0.A120s.2Si02; Si02 (1359 C) 2Ca0. A120" . Si0s;
2Ca0. Si02 (1545' C) Ca0. A1203. 2Si02 j A1203 (15470 C) 2Ca0.A120s.Si02; Ca0.A120s (1"012 C) 2Ca0. A120,3 . 3i02 ;
3Ca0. 5A1203 <B>(15520</B> C) Ca0. A120s .23i02; 2Ca0. A1208 . Si02 (1385 C) 2Ca0. A1203 . Si02 ; Ca0. Si02 <B>(13160</B> C) 2Ca0.Si02; 5Ca0.3A1208 (<B>1</B>350<B>0</B> C).
Alle chemischen und physikalischen Eigen schaften der chemisch reinen Eutektika des ternären Systems Ca0. A120a .8i02 sind be kannt. (Vergleiche G. A. Rankin : Das ter- näre System: Calciumoxyd-Alrrminiumoxyd- Siliciumdioxyd; Mitteilungen aus dem Labora torium für Geophysik der Carnegie-Institution in Washington, Nr. 25 Zeitschrift für anor ganische und allgemeine Chemie, Band 92, Seite 2l3--296, 1915).
Es lassen sich also nach dem Verfahren glasartige Massen aus Tonerdekalksilikaten zusammensetzen, deren Schmelzpunktzwischen 12991' C und<B>1552'</B> C liegen. Auf diese Weise kann man je nach dem technischen Zweck, zu dem die neue Masse dienen soll, das eine oder das andere Eutektikum als Grundlage benützen.
Dabei hat sich herausgestellt, dass es nicht erforderlich ist, reine Ausgangsprodukte zu benützen, weil geringe Verunreinigungen von einigen Prozent der Schmelze mit andern Silikaten, wie Eisen- oder Magrresiumsilikaten und ähnlichen, die chemischen und physi kalischen Eigenschaften der Schmelze nur sehr schwach beeinflussen. Allerdings muss man im Fälle der Anwesenheit solcher Ver unreinigungen dafür sorgen, dass der Schmelze ein entsprechender Überschuss an S102 beige fügt wird, um alle Verunreinigungen, die nicht flüchtig sind, in entsprechende stabile Silikate überzuführen.
Dieser Überschuss an Si02 muss von Fall zu Fall, je nach der Art und Menge der Verunreinigungen der Ausgangsmaterialien empirisch festgestellt werden.
Als Ausgangsmaterialien können Kalk, Tonerde und Quarzsand benützt werden. Besser jedoch Trimmt man zur Herstellung der neuen Massen ein oder mehrere Gesteine, die bereits die obigen Oxyde als Hauptbe standteil in einem günstigen Verhältnis ent halten. Man komplettiert alsdann die ge wünschte Zusammensetzung durch ein oder zwei der obigen Oxyde. Sehr gut eignen sich für diesen Zweck die sogenannten Kalk mergel, wie z. B. der Flensburger Kalkmergel. Dieser Mergel enthält in der Hauptsache ca.
:'.0,10o Ca0, ca. 9,8 % A12 0,9, ca. 42,2 % 8i02 und ausserdem ca. 4 /o andere Oxyde nebst Bestandteilen, die während des Schmelzens sich verflüchtigen.
Die Schmelzmasse wird ähnlich wie die gewöhnlichen Gläser in einem Glasofen, am besten in einem Wannenofen, geschmolzen und weiter mit den üblichen Mitteln der Glas technik bearbeitet: gepresst, gegossen oder geblasen, je nach den speziellen Eigenschaf ten der betreffenden Zusammensetzung und je nach dem Fabrikationsobjekt. Die Bear beitung bietet keine besonderen Schwierig keiten, da' die neue Masse vorzügliche glas technische Eigenschaften besitzt. Sie wird sich sowohl für industrielle Fabrikationsob jekte eignen, wie z. B,. Wandtafeln, feuer feste Gegenstände, Isolationskörper usw., als auch für Gebrauchsgegenstände, wie Flaschen, Vasen, Krüge, Tassen, Teller usw.
Die che mische Widerstandsfähigkeit der neuen brasse ist sehr gross, so dass dieselbe auch in der chemischen Industrie und Laboratorien als vorteilhafter Ersatz für die jetzt benützten Gläser zu gebrauchen ist.
Beispiel: Um aus Flensburger Kalkmergel eine höher schmelzende Masse zu erhalten, benützt man das Eutektikum Ca0.A1,03.28i02; Si02 als Grundlage. Man fügt dem Mergel auf je 100 gr desselben 102 gr Quarzsand und 27,6 gr Tonerde bei. Die geschmolzene. Tasse ist sehr widerstandsfähig und erweicht bei ca. 1400 o C.
Process for the production of a vitreous enamel from calcium aluminate silicates. It is known that by melting natural rocks such. B. basalt, lime marl, etc. to produce vitreous pale. However, such masses are only in the rarest cases suitable for the manufacture of industrial products and for glastechni rule processing. They are usually not stable products and change when heated during glass processing. In most cases they are also not chemically indifferent and are easily attacked by external influences. The mechanical and physical properties of such melts also rarely meet the requirements of technology.
The present invention relates to the manufacture of vitreous masses, which consist mainly of calcium aluminate silicates, and which meet all the requirements of technology in the most extensive manner. It has turned out that you get a completely stable, chemically extraordinarily inert;
Almost completely indifferent and in every respect the requirements of the technology corresponding glass-like mass is obtained if a natural, according to the present process; Rock, which mainly consists of Ca0, A120s and Si02, is so compressed by adding at least one of these oxides and the mixture melts,
that the vitreous enamel mass obtainable from this mixture has approximately the composition of a binary eutectic of the ternary system calcium oxide-aluminum oxide-silicon dioxide. The completion can be done so that a rock containing the oxides to be added is used.
All mixtures composed in the above manner correspond to the following eutectics, to which the melting point is added in brackets <I> Binary </I> Euiektilra: Ca0.A120s.2Si02; 0a0.Si02 (1299 <B> 0 0 </B>) Ca0.A120s.2Si02; Si02 (1359 C) 2Ca0. A120 ". Si0s;
2Ca0. Si02 (1545 'C) Ca0. A1203. 2Si02 j A1203 (15470 C) 2Ca0.A120s.Si02; Ca0.A120s (1 "012 C) 2Ca0. A120,3. 3i02;
3Ca0. 5A1203 <B> (15520 </B> C) Ca0. A120s .23i02; 2Ca0. A1208. Si02 (1385 C) 2 Ca0. A1203. SiO2; Ca0. Si02 (13160 C) 2Ca0.Si02; 5Ca0.3A1208 (<B> 1 </B> 350 <B> 0 </B> C).
All chemical and physical properties of the chemically pure eutectics of the ternary system Ca0. A120a .8i02 are known. (Compare GA Rankin: The Ternary System: Calcium Oxide-Alminium Oxide-Silicon Dioxide; Reports from the Laboratory for Geophysics of the Carnegie Institution in Washington, No. 25, Journal of Inorganic and General Chemistry, Volume 92, Pages 23-296 , 1915).
Thus, according to the process, glass-like masses can be composed of calcium aluminate silicates, the melting point of which is between 12991 'C and 1552' C. In this way, depending on the technical purpose for which the new mass is to serve, one or the other eutectic can be used as a basis.
It turned out that it is not necessary to use pure starting materials because minor impurities of a few percent of the melt with other silicates, such as iron or magnesium silicates and the like, only have a very slight effect on the chemical and physical properties of the melt. However, if such impurities are present, it must be ensured that an appropriate excess of S102 is added to the melt in order to convert all impurities that are not volatile into corresponding stable silicates.
This excess of SiO2 must be determined empirically from case to case, depending on the type and amount of impurities in the starting materials.
Lime, clay and quartz sand can be used as starting materials. However, it is better to trim one or more rocks to produce the new masses that already contain the above oxides as a main component in a favorable ratio. The desired composition is then completed with one or two of the above oxides. So-called lime marls are very suitable for this purpose, such as B. the Flensburg lime marl. This marl contains mainly approx.
: '. 0.10o Ca0, approx. 9.8% A12 0.9, approx. 42.2% 8i02 and also approx. 4 / o other oxides and constituents that evaporate during melting.
Similar to ordinary glasses, the molten mass is melted in a glass furnace, preferably in a tank furnace, and further processed using the usual methods of glass technology: pressed, cast or blown, depending on the special properties of the composition in question and depending on the object of manufacture . Processing does not present any particular difficulties because the new compound has excellent technical glass properties. It will be suitable for both industrial fabrication objects such. B ,. Wall panels, fire-resistant objects, insulation bodies, etc., as well as everyday objects such as bottles, vases, jugs, cups, plates, etc.
The chemical resistance of the new bream is very high, so that it can also be used in the chemical industry and laboratories as an advantageous replacement for the glasses now used.
Example: The eutectic Ca0.A1,03.28i02 is used to obtain a higher melting mass from Flensburg limestone marl; Si02 as a basis. Add 102 grams of quartz sand and 27.6 grams of clay to every 100 grams of the marl. The melted one. Cup is very resistant and softens at approx. 1400 o C.