Способ изготовления искусственного строительного материала преимущественно для огнеупорных и сопротивляющихся химическим влияниям изделий Советский патент 1930 года по МПК C04B24/30 C04B9/00 

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

Натуральные оливиновые горные породы, как, например, перидотит, дунит и т. п., даже такие, в которых содержатся довольно болыпие количества посторонних веществ, являются

нревосходным материалом для издв ЛИЙ, отличающихся огнеупорностью к сопротивляющихся химическим вoздet ствиям. Можно приготовлять из оливиновых пород строительные камне для печей и другихсооружений, служащих для металлургических и химических целей, придавая им нужную форму соответствующей обработкой, при чем для этой цели оказались пригодными оливииовые породы, содержащие от 40 до 5470 по весу MgQ (сравнивая с безводным, прокалелным материалом). Процентное содержание 8Ю должно не превышать 48/(,, а содержание водных продуктов превращения, напр., серпеитина не должно, в общем, превосходить10 /о. Оливиновые породы с более высоким содержанием водных продуктов превращения могут быть применены только тогда в качестве строительных камней, если они предвари

тельво были подвергнуты весьма осторожному, медленно усиливаемому нагреванию. Целесообразно применять для приготовления строительных камней также оливиновые породы, содержащие менее 12/р FeO.

Оказалось, что полученные из природного оливина строительные камни сохраняют, сдою дрочцость даже цри нагревании до очень высоких температур, например, до 1800°(7 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 я оливиновые породы в виде мелких кусков, зерен или порошка, остающихся после механической обработки оливиновых пород, при чем, смешивая обломки оливиновой породь подходящей величины .со склеивающими и связывающими веществами 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, про,ч. В качестве связывающих материалов можно нрименять. как неорганические, так и органические вещества или смеси их, как, например; коллоидальные силикаты магния, окись магния, тидрокись магния, тальк, известковые вещества, глину и т. п., а также такие вещества, как деготь, смолу, асфальт и т. п. Могут быть .также применены вяжущие средства, применяе |ые При производстве азбестовых илЕгчСтегатиговых изделий, наприм ер, стеатитовых зажигательных свечей и проч. Можно применять в качестве строительного материала смесь оливина со связывающими веществами в,сыром состоянии, в формованном или иеформованном виде, или же подвергать эту смесь перед употреблением обжиганию при надлежащей темйературе, например, около

1000-1500°С..

При таком способе переработки олиЕиновая порода может содержать больший прецент (чем указано выше) по«торонних примесей, как то водпых продуктов превращеиня, железнокислородных 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 реакциям магнезит, можно добиться, что кремнекислота будет связана в возможно безвредной форме (лучше всего, если она нерейдет при этом в ортосиликат магния). Количество прибавяемого МдО не должно, в общем, превосходить 25-ЗО/д. Прибавление соединений . магния особенно полезно такж.е и в тех случаях, .когда обрабатывается оливиновая порода, содержащая железо в виде ортосиликата. В этом случае, железо благодаря процессу окисления может перейти в , вследствие чего материал обогахцается кремневой кислотой, которая в при су т.ствии, например, ЖдО снова связывается, образуя ортосиликат. Добавление МдО или других богатых магнием мгтериалов особенно действительно, если порода содержит, кроме оливина, ещё и другие окислы магния, например, в виде энстатита или роговой обманки, при чем при нагревании может происходить следующая реакция.

Mg8iO J MgO - Mg.,SгO

Оказалось также, что натуральную оливиновую породу можпр перерабатывать в строительные камни применяя в качестве, связывающего средства искусственно полученный ортосиликат магния. Для этого хордшо.смешивать размельченную оливииовую породу с веществами, способными образовывать ортосиликат магния, например, с гидросиликатами магния и содержащими магний материалами, например, ЖдО, или веществами, способными образовать МдО, после . чего смесь подвергают обработке, при которой образуется ортосиликат магния. Образующие ;0ртосиликат магния вещества, как, например, серпентин, тальк, энстатит, могут при этом уже раньше присутствовать в оливнновой поролт

В KaijecTBe примеров приводился юледующее:

Пример J.-Измельченная смесь, состоящая, главным образом, из оливиновой породы и, кроме того, из талька (горшечный камень, жировик), серпентина и т. п., % также каустического магнезита, в количествах, необходимых для образования ортосиликата магния,. увлажняется или приводится в пластическое состояние при помощи воды и, если пужно, 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 оливиповой породы и искусственно полученного ортосиликата магния и дуугих добавочных веществ, а J также продолжительность нагревания; регулируются таким образом, что готрвый продукт состоит, главным образом, из частиц натуральной породы, связанных полученцым ортосиликатом магния.

Дальнейшее видоизменение способа состоит в том, что смесь, содержащая размельченную оливиновую породу или оливиновый песок, подвергается обработке, при которой происходит частичная нерекристаллизадия, и благодаря, этому сцепление или сростание отдельных частиц породы. Подобная перекристаллизация получается при действии не очень высоких темяератур, лежащих значительно ниже точки нлавле|ия ортосиликата магния, особенно в том случае, если прибавляют веп1;ества, способствующие желаемой перекристаллиза,ции. В числе последних можно указать, например, силикаты щелочных металлов, борнокислые, хлористые, азотнокислые, фосфорнокислые соли щелочных металлов, азотнокислые, борнокислые, .хлористые и фосфорнокислые соли щелочноземельных металлов, олова, марганца, двух-и трехвалентного железа. Можно заставить способствующие кристаллизации вещества, как например, азотнокислый магний или хлористы 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. Прй переработке оливиновой породы, содержащей железо, при нагревании в окисляющей атмосфере ,,на поверхности кристаллических зерен выделяется 62 Од, способствующее кристаллизации. Нагревание 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 JeO, насыщалась МдО. Перекристаллизация может вестись при температуре от 500 до 1500° в один или в несколько нриемов таким образом, что снерва производится предварительное подогревание, а непосредственно за этим или позже дополнительное нагревание при более высоких температурах. Например, формованные 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 2-5°/ раствора силиката натрия в 38°Боме и смесь (если нужно, то после надлежащей формовки) нагревается в течение околоЮ часов до температуры около 1000°0.

Пример 3.-Размельченная одивиновал порода надлежащей крупности- обрабатывается разбавленной кислотой таким образом, что образуются небольшие количества азотнокислого натрия. Масса формуется, высушивается и нагревается в течение около 20 часов нри 600°, и затем 1 час при 1000°О.

К основным материалам можно прибавлять примеси различногорода для получения различных особых качеств строительных камней. Так, например, прибавляя известные количества соединений алюминия, J как то: глину, каолин, боксит и т. п., можно получить строительные камни, обладающие высокой огнеупорностью и в то же время высокими механическими качествами, например, больш;ою сопротивляемостью сжатию нри высоких температурах.

Пример 41-96 весовых частей размельченной оливиновой породы, 2 части азотнокислого магния и 2 части огнеупорной глины хорошо перемешиваются и формуются при содействии « идкостей, в которые могут быть прибавлены небольшие количества связы-, ваю1рих веществ, после чего смесь подвергается шестичасовому обжигаиию при 1300°С.

Для повышения механической проч ности материала можно прибавлять соединения железа, в особенности окися , 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 приибси 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 огнеупорного Материала. В качестве железных соединений можйо с успехом применять дешевые

естественные продукты, как магнитный железняк и т. п.

Пример 5.- 90 килограммов бо гатого железом оливина (содержащего 20°/(| FeO} смешиваются с 20 кгр.. каустического магнезита (содержащего FeO) 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 те,чение, например, 24 часов При температуре 1200-1500°(7.

Пример 6.-50 кгр. бедного железом оливина (содержащего 50°/(,ЖуО, FeO, 447о SiOj), 20 кгр. магнитного железняка ( , 5°/„ SiO), 10 кгр. огнеупораод глины (содержащей , SiOj, , «.jO,, IpVo-HjO) и 20 кгр. обоженного мaгИeiвтa (содержащего , б/о FeO, . JTjO) перемешиваются в зернах надлежащей величины. Смесь формуется с участием водьх и, если нужио; свйзываюпщх веществ, высушивается и обжигается при 1200-1500 С в течение 3 часов и дольше.

Приготовленные смеси могут примепяться 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 влия ниям изделий, из оливина и ему подобных горных пород, обличающийся тем, что к из ельченному оливину или т. под. прибавляют каустический магнезит, после чего приводят смесь обычными средствами в пластическое состояние, формуют и обжигают.

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

3.Прием . осуществления способа по п. 1, отличающийся тем, то к

указанной в п. 1 смеси прибавляют кремнекислые вли фосфорокислые, вли азотнокислые или хлористые соли щелочных или щелочноземельных металлов, иди обрабатывают смесь какой-либо из соответствующих кислот « целью образования одной или нескольких из вышеозначенных солей.

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