DE590295C - Verfahren zum Umwandeln von Quarz - Google Patents

Description

• Verfahren zum Umwandeln von Quarz Zur Herstellung von Silika- und Dinassteinen verarbeitet man als Rohmaterial Findlingsquarzit, Felsquarzit und rohen und gemahlenen Silbersand (Quarzsand). Der Findlingsquarzit ist in abbauwürdigen Lagern selten; und er wird in großen Mengen nach Deutschland eingeführt. F elsquarzit findet man in genügender Reinheit nur an wenigen Stellen. Große Quarzitlager werden -heute noch nicht verwertet, weil der Kieselsäuregehalt unter 95 % ist. Bei der Herstellung' muß noch eine geringe Menge Kalk zugesetzt werden, doch damit sinkt der Kieselsäuregehalt so weit, daß die Steine nicht mehr erstklassig sind. Silbersand kommt in großen Lagern und idealer Reinheit vor. Silbersand hat jedoch gegenüber den Quarziten den Nachteil; daß er sich beim Brennen um etwa 25 °/o seines Volumens ausdehnt. Aus diesen Grunde ist der Zusatz von Silbersand bisher sehr beschränkt geblieben.
• Seit Jahrzehnten bemüht man sich, diesen Nachteil des Silbersandes dadurch zu beseitigen, daß man denselben vor der Verarbeitung bei hohen Temperaturen glüht. um ihn in die nicht mehr wachsende Tridymitform zu überführen. Das Glühen ist sehr teuer. Grobkörniger Sand muß vielfach 6- bis I.ornal auf etwa 1300° erhitzt werden, wenn er in Tridymit umgewandelt werden soll. Es ist versucht w=orden, die Umwandlung zu beschleunigen, indem man das Glühen des Sandes in Gegenwart von Katalysatoren (Natrium- ' und Calciumsalze) ausführt. Die Kosten des Ausglühens zur Umwandlung des Sandes in Tri.dymitform sind aber auch nach diesem Verfahren so hoch, daß dasselbe sich in der Praxis nicht einführen konnte.
• Nach vorliegender Erfindung wird die Überführung des Ouarzsandes in Tridymit auf anderem Wege erreicht. Reiner Quarzsand wird mit Eisenspänen gemischt, dann lose oder in Ballen gepreßt im reduzierenden Feuer auf etwa 130o° erhitzt. Das Eisen bzw. Eisenoxydul bildet mit der Kieselsäure ein Silicat FeSi0, Dieses Silicat gellt mit der übrigen Kieselsäure eine Lösung ein. Die Eisenaufnahme ist gering, so daß eine wesentliche Erniedrigung des Schmelzpunktes des verarbeiteten Quarzsandes nicht zu befürchten ist. Das Glühen kann in einem beliebigen keramischen Ofen erfolgen. Es muß nur mit Sicherheit eine reduzierende Atmosphäre während des Brandes im Ofen unterhalten werden können. S011 die Sand-Eisen-Mischung im Ringofen. Kammerofen oder Ofen mit überschlagender Flamme geglüht werden, so wird die Masse zweckmäßig unter Zusatz organischer oder anorganischer Bindemittel zu Ballen gepreßt und in den genannten Ofen wie Steine gestapelt. In Tunnel- und Drehöfen ist es möglich, die Mischung lose, d. h. nicht als Ballen oder Steine geformt, zu brennen. Man erreicht nach diesem Verfahren eine überaus wirtschaftliche Arbeitsweise.
• In .einer deutschen Patentschrift wird als Katalysator zum Ausglühen von Sand ein Zusatz von Eisen vorgeschlagen. Hier ist jedoch das Wort Eisen, wie es vielfach in der Keramik üblich ist, im Sinne von Eisenoxyd oder Eisenhydrat gebraucht worden.
• Auch bei den sonstigen Verfahren, Kieselsäure mit Hilfe von Mineralisatoren zu glühen; muß immer zwischen den natürlichen Verunreinigungen und den absichtlichen Zusätzen ein Unterschied in der Beurteilung gemacht werden. - Die natürlichen Verunreinigungen der Quarzite sind teilweise Mineralisatoren. Quarzsand dagegen kommt in der Natur so rein vor oder er kann durch einfaches Waschen mit Wasser so rein gemacht werden, daß von natürlichen Verunreinigungen gar nicht mehr gesprochen werden kann.
• In einer französischen Patentschrift wird die Kieselsäure in reduzierender Atmosphäre geglüht, aber nur deswegen, weil das Kohlenoxyd die zugesetzte Phosphorsäure zu Phosphor reduzieren soll. Nebenher soll 'das Kohlenoxyd auch gleichzeitig Mineralisator sein. ' In dem nach vorstehendem Verfahren hergestellten Eisensilicat ist die Kieselsäure als Tridymit enthalten, demnach in der Form, welche beim Erhitzen bezüglich Raumgröße und spezifischem Gewicht beständig ist. Es ist zu empfehlen, jedoch nicht unbedingt erforderlich, als Rohmaterial für die Sand-Eisen-Mischung gemahlenen Quarzsand zu verwenden. In diesem Falle erfolgt die Lösung von Eisen in Kieselsäure nach einer einmaligen kurzen Glühdauer so vollkommen, daß die Eisen-Sand-Mischung, die den Verhältnissen FeSi03 plus 1o SiO. entspricht, schon das Höchstmaß ihrer Ausdehnung erreicht hat und demnach .der gelöste Quarzsand vollkommen in Tridymit umgewandelt ist.
• Die in der vorbeschriebenen Weise geglühte Eisensilicatsandmasse läßt sich in großen Mengen den Silika- und Dinassteinen zusetzen, und zwar auf Kosten des Anteils des schwer zu beschaffenden und teuren Fin.dlin:gsquarzites. Ein praktisches Beispiel ist folgendes.
• iooo kg Quarzsand werden mit ioo kg Eisenspänen gemischt und im reduzierenden Feuer auf 130o° erhitzt. Das Einhalten der reduzierenden Atmosphäre im Ofen ist wesentlich, denn die Eisenspäne sollen nur bis zu Eisenoxydul oxydieren und sich dann mit dem Silbersand zu Eisensilicat verbinden. In dem vorstehenden Beispiel bildet sich FeS03, und dieses legiert oder löst sich mit 9 S102 zu einem gesinterten Körper. Die so hergestellte Masse wird, falls erforderlich, zerkleinert und kann mittels organischer Bindemittel (Dextrin, Teer usw.) oder anorganischer Bindemittel (BQrax, Wasserglas usw.) versetzt und iri Formen zu Gebrauchsgegenständen geprzßt werden. Die so hergestellten Körper auch größeren Außenmaßes können bei 130o° vollständig rissefrei gebrannt werden. Sie haben nach dem Brennen einen reinen Klang. Für hochfeuerfeste Massen oder Silika- oder Dinassteine wird zerkleinerter Findlingsquarzit oder Felsquarzit in genügenden Mengen zugesetzt.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Umwandeln von Quarz in Kieselsäuremodifikationen von niedrigerem spezifischem Gewicht; wie Tridymit, durch Erhitzen des Quarzes in Gegenwart von eisenhaltigen Stoffen, dadurch gekennzeichnet, daß als eisenhaltiger Stoff metallisches Eisen, z. B. Eisenspäne, verwendet wird und die Gemenge in reduzierender Atmosphäre bei Temperaturen von etwa 1300 'bis 150o° erhitzt werden.
2. 2. Verfahren zur Herstellung von Formlingen, dadurch gekennzeichnet, daß die kieselsäurereichen Erzeugnisse nach Anspruch i unter Zusatz eines organischen oder anorganischen Bindemittels geformt und bis mindestens 128o° gebrannt werden.
3. 3. Verfahren zur Herstellung von Silikasteinen, dadurch. gekennzeichnet, daß den üblichen, gegebenenfalls mit Quarzsand versetzten Silikamassen etwa 2o % oder mehr von den kieselsäurereichen Erzeugnissen nach Anspruch i zugesetzt und die Gemische in üblicher Weise geformt und gebrannt werden.