Bücher von Kamillo Konopicky

Das Kanalisationssteinzeugrohr hat Abwässer abzuleiten und daher folgende Auf­ gaben zu erfüllen: 2.1 Das Steinzeugrohr muß gegenüber Abwässern, die meist eine leichte Aggressivi­ tät, d. h. einen leicht sauren Charakter haben, widerstandsfähig sein; dies ist fast immer der Fall, was schon durch die gute chemische Beständigkeit, z. B. gegen Schwefelsäure, aufgezeigt wird. 2.2 Das Steinzeugrohr muß eine genügende Festigkeit aufweisen, wenn es im Erd­ boden verlegt wird, z. B. um Lasten, herrührend aus dem Straßenverkehr, auszu­ halten. Ein Maß hierfür ist eine der kennzeichnenden mechanischen Eigenschaf­ ten, wie Druckfestigkeit, Biege-oder Zugfestigkeit oder der Elastizitätsmodul. 2.21 Wie angedeutet, bestehen zwischen den mechanischen Festigkeitseigenschaften, wie Druck-und Biegefestigkeit, statistisch gesicherte Zusammenhänge, und zwar ist bei niedrigen Festigkeiten das Verhältnis von Druck-zu Biegefestigkeit etwa 1 : 1 bei ; hohen Werten steigt es bis zu etwa 8: 1 an [1]. 2.22 Man ist übereingekommen, das Rohr in einer sogenannten Dreipunktlagerung abzudrücken, wobei es in erster Linie auf Biegefestigkeit beansprucht wird. Um Rohre verschiedener Wandstärke und verschiedener Länge miteinander ver­ gleichen zu können, ist es notwendig, aus den Abmessungen unter Benutzung der Formeln der Festigkeitslehre die sogenannte Ringbiegefestigkeit abzuleiten.

Drehherdwanne zur Verfügung gestellt; die Versucl:sschmelzen wurden überwiegend bei der Firma Steuler durchge­ führt, wofür beiden Firmen gedankt wird.

Die ständige Leistungssteigerung bei den Hochöfen durch größere Abmessungen der Hochöfen, verbesserte Mölleraufbereitung, Einsatz von Pellets und höhere Windtemperaturen führt zu einer zunehmenden Beanspruchung des Feuerfest­ materials im unteren Teil des Schachtes und in der Rast. Bei den Schamottehochofensteinen ist, ausgehend von den Erfahrungen mit Flintrohstoffen in den USA und Untersuchungen in England, das Bestreben vorhanden, eisenarme Rohstoffe zu verwenden und den Brand sehr hoch zu führen, um eine niedrige Porosität zu erreichen. Von englischer Seite wird als Qualitätsmerkmal für Hochofensteine in erster Linie eine niedrige Gesamtporo­ sität, eine genügend hohe Abriebfestigkeit, CO-Beständigkeit und Raumbestän­ digkeit bei 1410°C angesehen, während man auf die Angabe des Al0 -Gehaltes 2 3 innerhalb der Schamotteklassen weitgehend verzichtet [1, 2]. Die in letzter Zeit auf dem Markt erhältlichen hochwertigen Schamottehoch­ ofensteine können in zwei Gruppen unterteilt werden, und zwar, ob die Eigen­ schaften sehr stark durch K 0 oder in erster Linie durch Ti0 bestimmt werden. 2 2 Im allgemeinen müssen diese hochwertigen Schamottesteine bei Temperaturen um 1550°C gebrannt werden, um eine niedrige Porosität und eine gute Raum­ beständigkeit zu erzielen. Ausgehend von den ausländischen Rohstoffen, die meist alkaliarm sind, neigt man dazu, einen niedrigen Alkaligehalt zu verlangen. Andererseits steht eine englische Feuerfest-Firma auf dem Standpunkt, daß eine gewisse Alkalimenge bei hohem Brand der Rohstoffe und der Steine nicht un­ günstig ist, da dadurch die Aufnahme weiterer Alkalien gehemmt wird.

In Massen und Steinen, die unter Verwendung eines Minerals der Al 0 ¿ Si0 - 2 3 2 Gruppe aufgebaut sind, lassen sich die Mineralkomponenten (z. B. restlicher Sillimanit, Korund, Mullit, Cristobalit) nur mit erheblichen Schwierigkeiten röntgenographisch quantitativ erfassen. Zur Erweiterung und Vertiefung der Erkenntnisse über das Umwandlungsverhalten der Minerale Andalusit, Kyanit, Sillimanit sollten sowohl die restlichen Mineralbestandteile als auch die Neu­ bildungen (vorwiegend Mullit) chemisch, mikroskopisch, röntgenographisch, UR-spektroskopisch und elektronenoptisch untersucht werden. Da die ff. Erzeug­ nisse überwiegend aus gröberem Korn aufgebaut sind, wurden die Untersuchungen zur Umwandlung nicht nur an Pulvern (in Bestätigung und Erweiterung zu älteren Arbeiten), sondern auch an Stücken durchgeführt. Die Untersuchung einer größeren Anzahl von Proben ließ erhoffen, daß ein­ gehendere Kenntnisse zur Umwandlung der AI Si0 -Minerale, zur Bildung von 2 5 Zwischenphasen und zur Morphologie des Mullits gewonnen werden könnten. 9 2. Einführung Im Laufe der letzten 50 Jahre haben sich zahlreiche Forscher mit dem Brenn- und Umwandlungsverhalten der Mineralien Andalusit, Kyanit oder Disthen und Silli­ manit befaßt. Es wurden dabei umfassende Untersuchungen sowohl über das keramisch-technologische Verhalten der Rohstoffe und deren Brennprodukte als auch ihre chemische Zusammensetzung, ihre physikalischen Eigenschaften und ihre thermodynamische Stabilität durchgeführt. Aus der vorliegenden Literatur soll hier nur auf einige in neuerer Zeit erschienene zusammenfassende Arbeiten von F. W. PERRY [1] sowie von H. E.

Der Zerfall von Kaolinit und die Bildung der Hochtemperaturphasen Mullit und Cristobalit sowie der Zwischenprodukte Meta-Kaolin und y-Tonerde wurden wegen der grundlegenden Wichtigkeit dies es Problems schon mehrfach studiert. Da der Zerfall der Tonminerale die Grundlage für alle Überlegungen zum Aufbau und der keramischen Eigenschaften der bei höheren Temperaturen gebrannten Erzeugnisse ist, werden im folgenden eine Reihe von neueren Arbeiten gebracht. Durch röntgenographische und differentialthermoanalytische Untersuchungen ist allgemein bekannt, daB Kaolinit um 600°C zerfällt; die entwässerten Schicht­ pakete im Meta-Kaolin besitzen jedoch anscheinend ein dem Kaolin sehr ähn­ liches Raumgerüst. Der exotherme DTA-Peak bei 950 bis 1000°C wird dagegen verschieden zu erklären versucht. Teils wird die bei dieser Reaktion freiwerdende Energie als Kristallisationswärme möglicher Kristallphasen gedeutet, teils aber auch als eine Reaktion im aktiven Zustand, bedingt durch den Zusammensturz des Meta-Kaolinit-Gerüstes. Die thermischen Effekte, welche die Reaktion beim Kaolinzerfall begleiten, wurden von INSLEY und EWELL [1] schon 1935 beschrieben. Sie nahmen an, daB während des endothermen Effektes bei 550 bis 600° C amorphe Tonerde und amorphe Kieselsäure entstehen, und daB der exotherme Effekt bei 950 bis 1000° C durch die Bildung von y-A1 0 hervorgerufen wird. Elektronenoptische Unter­ 2 3 suchungen und die Auswertung von Beugungsaufnahmen von EITEL [1 a] an Kaolin zeigten, daB zwischen 700 bis 1100°C y-Tonerde, ab 950°C Mullit und ab 1200°C Cristobalit nachweisbar war.

Nach den heutigen Erkenntnissen ist der Mullit die einzige Verbindung im System Si02-AbOs, die bis zu einer Temperatur von ca. 181O(deg)C bestandig ist. Da etwa % aller feuerfesten Steine eine alumosilikatische Ausgangsbasis haben, ist der Mullit im Bereich der Feuerfest-Technologie von uberragender Bedeutung. Die ersten Untersuchungen uber die Struktur des Mullits wurden von TAYLOR [1] durchgefuhrt. Mullit kristallisiert rhombisch-bipyramidal und hat die Raumgruppe D~:, ebenso wie der Sillimanit, mit dem er fruher oft falschlicherweise identifiziert wurde. Untersuchungen von H. SCHOLZE [2] haben die Richtigkeit der TAYLOR- sehen Ergebnisse bestatigt und eindeutige Identifizierungsmoglichkeiten aufge- zeigt. Die bisherigen Erkenntnisse uber Mullit, seine Struktur und Bildung wurden von J. GROFCSIK [3] an Hand der Literatur bis 1959 zusammenfassend dargestellt. Die Kenntnis der Struktur des Mullits und die Verwandtschaft mit der Struktur des Sillimanits haben sich in jungster Zeit betrachtlich erweitert [4], [5]. Bereits vor langerer Zeit nahmen W. EITEL, H. MARK, K. ROSBAUD, E. KORDES und K. SCHLOSSMACHER [6] an, da im System Si02-AbOs Mischkristalle vor- liegen muten. Diese Vermutung lag vor allem deshalb nahe, weil die Betrachtung der Gitterparameter von Sillimanit einerseits und von stochiometrischen und nichtstochiometrischen Mulliten andererseits auf eine Kontinuitat schlieen lie. Auch E. C. SHEARS und W. A. ARCHIBALD [7] vertraten die Ansicht, da im Bereich der Mullitzusammensetzung ein Mischkristallgebiet vorhanden sein mute.