166781. lajstromszámú szabadalom • Eljárás anyagában fehér vagy szinezett műkő előállítására
3 léte közötti laza kapcsolat következménye az, hogy a bevonat tartóssága nem kielégítő. Célkitűzésünk az volt, hogy olyan gazdaságos eljárást dolgozzunk ki, amelynek eredményeként a teljes anyagában színezett vagy fehér, kristályos, sav- és lúgálló, valamint jól polírozható és kellő mechanikai szilárdságú műkövet állítsunk elő, amelyet építőelemekként, burkolólapokként lehet felhasználni. A találmány szerinti eljárás anyagában fehér vagy színezett sav- és lúgálló, kristályos, nagyszilárdságú műkő előállítására azzal jellemezve, hogy nagy kvarctartalmú, vasmentes homok, dolomit és/vagy mészkő, továbbá nátriumkarbonát és/vagy kriolit nyersanyagokból 30—60% Si02> 0—5% ALjOg, 0—2% FeO + Fe2 0 3 , 5—30% MgO, 20—40% CaO és 3—4% Na2 0 + K 2 0 összetételű, 1240—1380 °C között olvadó nyersanyagkeveréket készítünk, amelyhez adott esetben színező fémeket és/vagy fém vegyületeket adunk, majd az így kapott nyersanyagkeveréket ismert módon megolvasztjuk, gázmentesítjük és formába öntjük, majd célszerűen 50—80 °C/óra sebességgel lehűtve vagy 1150— 1280 °C közötti hőmérsékleten történő hőkezelés után spontán kristályosítjuk. Színező fémekként és/vagy fémvegyületekként célszerűen fém rezet 0,01—0,05 %-os, kristályos rézszulfátot 0,1—1,0%-os, mangánkarbonátot 0,2— 2,0%-os, kobaltoxidot 0,05—0,2%-os, vas(II)-vegyületeket 0,1—0,5%-os, titándioxidot 0,1—0,5%os, vanádiumpentoxidot 0,1—0,5%-os mennyiségben vagy esetlegesen ezek keverékeit alkalmazzuk, amelyeknél a színkialakítási folyamatot oxidáló vagy redukáló körülmények közt visszük végbe. Az olvadék spontán kristályosodását aszerint szabályozhatjuk, hogy az Si02 /MgO + CaO hányados csökkenésével arányosan magasabb hőmérsékletnél kezdődik a kristályosodás és az adott Si02 /MgO + + CaO arány esetén az MgO + CaO/Na2 0 + K 2 0 hányados értékének növelésével arányosan nagyobb kristálynövekedési sebességet kaphatunk. Az olvadáspontot, valamint a kristályosodási folyamatot a nátriumkarbonát vagy a kriolit mennyiségének változtatásával befolyásolhatjuk. Amennyiben a kiindulási anyagkeverékben 2,0—2,2 Si02 /CaO, 2,9— 3,1 Si02 /MgO, 1,2—1,3 Si02 /RO + R 2 0 és 1,35— 1,45 CaO/MgO arányokat állítunk be, akkor 1150—1220 °C hőmérséklet-tartományban történő kristályosításkor csaknem kizárólagosan monoklin piroxen kristályok keletkeznek. Ha a kiindulási anyagban a Si02/CaO, illetve az Si0 2 /RO + R 2 0 aránya csökken, különféle telítetlen szilikátok, például monticellit (CaMgAlSi04 ), akermanit [Ca2 (MgSi0 7 )] stb. keletkeznek, amelyeknek az öszszetétele és mennyisége adott kristályosodási viszonyok közt elsősorban a CaO/MgO aránytól függ. Dolomit és kvarchomok keverékének esetében az Si02 mennyiségének a csökkenésekor telítetlen elegyrészként — a telítettségi foktól függetlenül — főleg monticellit válik ki. Dolomit, mészkő és homok alapanyagkeverék 1,0—1,25 Si02 /RO + R 2 0 arányánál a monoklin piroxen mellett telítetlen elegyrészként akermanit, merwinit [Ca3Mg(Si0 4 ) 2 ] és a mészkő túlsúlya esetén pedig rankinit (Ca3 Si 2 0 7 ) és wollastonit (CaSi0 3 ) is keletkezhet. 4 A CaC03 -tartalom növekedésével azonban az olvadáspont is erősen növekszik és ez az olvadáspontnövekedés a nátriumkarbonát mennyiségének a növelésével nem, illetve alig ellensúlyozható. Az ol-5 vadáspontot erősen befolyásolja az Si02 /MgO + -f- CaO, illetőleg az Si02 /MgO + Na 2 0 aránya, mivel a hányados csökkenésével az olvadáspont közel lineárisan növekszik. Az Si02 /MgO + CaO = = 0,65 körüli értékeknél az anyag olvadáspontja 10 1400 °C körül van, ami az ipari megvalósítást már gyakorlatilag megakadályozza. A nátriumkarbonát, illetőleg az Na2 0 mennyisége a spontán kristályosodást erősen befolyásolja. A koncentráció csökkentésével növekszik a kristá-15 lyosodasi hőmérséklet és a kristályok növekedési sebessége, azaz a mérete. Az adalékanyagoktól függően némileg változik az elegyrészek formája is. Kevés adalékanyaggal, főleg táblás, a nátriumkarbonát hatására túlnyomóan 20 táblás-léces kristályok válnak ki. Kriolittal szívós, főként szálas kristályokból álló termék keletkezését segíthetjük elő. A kvarchomokból, dolomitból (vagy mészkőből) és nátriumkarbonátból álló keverék az arányoktól 25 függően 1150—1420 °C tartományban megolvad és 5—20 °C-os hőmérséklet-intervallumban hígfolyóssá válik. Ebből következik, hogy 1300—1450 °C hőmérsékletnél a gázok (főleg a C02 ) gyorsan eltávoznak. A gázmentesített olvadék 1250—1350 °C-30 nál önthető és az összetételtől függően 1150— 1300 °C közötti hőmérséklet-tartományban jól kristályosítható. A kristályok mérete az igények szerint néhány /im-től 4—5 cm átmérőig változtatható. Az olvadék állandó hőmérsékleten 10—30 perc 35 alatt és 1250 °C-tól 30—80 °C/óra sebességgel fokozatosan csökkenő hőmérsékleten egyaránt jól kristályosítható. A kristályosítás hőmérsékletét, időtartamát és a hűtési sebességet adott kémiai összetétel esetén a kívánt kristályosítási fok hatá-40 rozza meg. Az eddigiek szerint tehát a spontán kristályosodás kezdete az Si02 /MgO -f- CaO hányadosnak a csökkenésével arányosan a magasabb hőmérsékletek felé tolódik el, ennek adott nagysága esetén pe-45 dig az MgO + CaO/Na20 értékének a növekedése erősen emeli a kristályok növekedési sebességét. így a termék kristályos összetételét és kristályossági fokát (az elegyrészek méretét) a kiindulási anyag kémiai összetételéből, valamint a kezelési 50 módból előre meghatározhatjuk. A kristályosodás tekintetében további tapasztalataink azok voltak, amelyeket ugyancsak figyelembe kell vennünk a kívánt kristályszerkezet kialakításakor, hogy kriolittartalom jelenlétében szívós, szálas, nagyszilárd-55 ságú kristályos termék keletkezik, míg a kriolitmentes olvadékból rendszerint léces, táblás vagy közel izometrikus elegyrészek válnak ki. Eszerint tehát kriolit a kristályok alakját jelentősen befolyásolja. A kálium általában erősen csökkenti az 60 olvadék kristályosodási hajlamát, a nátrium menynyiségének a csökkenésével pedig az olvadáspont és a kristályosodási hőmérséklet kissé, a kristályosodási hajlam pedig erősen növekszik. Ezzel szemben az Si02 -tartalom csökkenésével nő az olvadék 65 olvadáspontja és a kristályosodási hőmérséklete, 2
