176037. lajstromszámú szabadalom • Eljárás erősen agresszív anyagoknak (gázoknak, gőzöknek, folyadékoknak) magas hőmérsékelten is ellenálló tűzálló szerkezet anyag, illetve idomtest előállítására
3 176037 4 245—249. Lőcsei Béla: Muilitképződés reakciómechanizmusa kaolinit-AlF3 rendszerben. Építőanyag XVIII. évf. 1966. 2. (62—67.) A fenti szabadalmi leírás és irodalmi adatok szerint először szintetikus mullitot állítanak elő. A terméket aprítás után nyers agyaggal keverik össze, formázzák, majd 1400—1500 °C-on égetik. A mullit (3 Al203.2 Si02) nagy hő- ill. tűzállósága mellett egyes igen korrozív gázokkal, savas kémhatású gőzökkel szemben is indifferens, mely sajátsága — többek között — alkalmassá teszi ilyen jellegű közegekkel szemben magas hőmérsékleten is ellenálló szerkezeti anyagként való felhasználásra. Minthogy az említett sajátság magához a kristályos alumínium-szilikáthoz kötődik, az elvileg ideális szerkezeti anyag az volna, amely kizárólag az alumínium-szilikát kristályos változatából állna. Alumínium-szilikátból azonban csak viszonylag kis méretű egykristályok előállítása valósítható meg, így nagyobb méretű és tetszőleges alakú idomtestek (pl. reaktor építő egységek) készítése a közelítőleg tiszta mullitból valamilyen, például üveges természetű ragasztóanyag felhasználásával lehetséges. Ennek megfelelően, először nagy mullit-tartalmú anyagot (gyakorlatilag tiszta mullitot) állítanak elő, majd ezt megfelelő ragasztóanyaggal keverik össze és formázás után égetéssel kapják a kívánt idomtestet. Az ilyen eljárással készült idomtestek anyaga azonban nem homogén és hátrányuk, hogy külső mechanikai és/vagy kémiai igénybevételekkel szemben is inhomogén módon viselkednek, és ennek következtében hamar tönkremennek, élettartamuk rövid. Tudomásunk szerint az ismertetett eljárásokkal tehát nem állítható elő olyan idomtest, amely különösen magas hőmérsékleten, agresszív közegekkel (gázokkal, gőzökkel) szemben is megfelelően ellenálló legyen. Jelen találmány célja olyan eljárás kidolgozása, amelylyel erősen agresszív anyagoknak (gázoknak, gőzöknek, folyadékoknak) magas hőmérsékleten is ellenálló, nagy mullit-tartalmú tűzálló szerkezeti anyag, illetve idomtest alunitot (trialumínium-kálium-hexahidroxid-biszulfit) tartalmazó kőzetből készült dúsított anyag felhasználásával, egyetlen műveleti lépésben (égetéssel) előállítható. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy ha alunitot tartalmazó kőzetből készült dúsított (flótáit, égetett és kilúgozott) anyaghoz — mely kb. 65—75 s% alumínium-oxid, kb. 20—30 s% szilícium-dioxid és egyéb kis mennyiségű fémoxid mellett még mintegy 1—3 s% kén-tiioxidot is tartalmaz — y-alumínium-oxidot (y-timföldet) és folyósító adalék anyagot (pl. onditot) keverünk, majd száraz préseléssel formázzuk és 1400—1700 °C hőmérsékleten égetjük, olyan nagy mennyiségű mullitot tartalmazó tűzálló idomtestet kapunk, mely nagy ellenállóképességgel rendelkezik erősen agresszív anyagokkal, például gázokkal, gőzökkel szemben még magas hőmérsékleten is. Elektronmikroszkópi felvételekkel bizonyítható, hogy az így kapott jellegzetes textúrájú szerkezeti anyag zömök és terminális lapokban gazdag mullitkristályok halmazából áll, ellentétben az egyéb eljárásoknál tapasztaltakkal, melyeknél hosszú tűalakú mullitkristályok képződnek. Ezeket a kristályokat rendkívül vékony, amorf, a mullitkristályokkal fizikai-kémiai egyensúlyban levő üvegszerű réteg kapcsolja össze. Az anyagnak az agresszív hatásokkal szembeni rendkívüli ellenállóképessége éppen azzal magyarázható, hogy az érintkező határfelület keresztmetszetének túlnyomó része speciális habitású mullitból áll, és csak elenyésző része üveges fázisból, mely azonban a mullittal fizikai-kémiai egyensúlyban lévén olyan összetételű, hogy ellenállóképessége a mullitéhoz hasonló. Kiindulási nyersanyagok : Alunittartalmú kőzetek flotálásával különböző alunittartalmú koncentrátumok nyerhetők. Az alunit-koncentrátumot pörkölik 800—1000 °C-on, hogy az alunitot megbontsák. A pörkölés után visszamaradt anyagból az oldható sókat kilúgozzák. Az így nyert Al203-ban dús anyagot jelölik Alu-40, Alu-50, Alu-60, Alu-70, Alu-80 jelzéssel. A számértékek a lepörkölt kilúgozott anyagok A1203 tartalmára utalnak. A flotálás, pörkölés, kilúgozás technológiáját a Bányászati Kutató Intézet Ásványnemesítési Osztályán dolgozták ki. Kísérleteinkhez felhasznált Alu-70-es és Alu 50 koncentrátumot olyan nyers alunitkőzetből állították elő, BKI-ban, melynek oxidos összetétele: Al203=17,9%, Si02= =58,0%, Fe2O3=0,16%, K20=4,3%, S03=14,2%. Ásványos összetétele: alunit 32—40%, kvarc 52— 53%, kaolinit 8—10%, krisztobalit 1—2%, tridimit nyomokban. A kísérleti termékek előállításához felhasznált anyagok: Alu-70 kémiai összetétele: ai2o3 69—71% Si02 25—27% Fe203 0,4—0,7% K20+Na20 1,0—1,6% soä 0,9-2,4% Ásványos összetétele kvarc 20—22% krisztobalit 2—3% mullit 3-5% korund nyomokban y-ai2o3 30—35% amorf A1203 25—28% Alu-50 kémiai összetétele: ai2o3 49,9% Si02 43,7% Fe203 0,6% k2o 2,1% so3 3,2% Ásványos összetétele: kvarc 38—40% krisztobalit 4-6% mullit 2—3% korund nyomokban y-Ai203 20—25% amorf A1203 22—28% Ondit nevű kőzet Kémiai összetétele ai2o3 12,94% sío2 77,35% Fe2Oa 0,58% k2o 6,27% izz. veszt. 1,72% Ásványos összetétele kaolinit 10—25% kvarc 45—50% földpát 25—45% y-Al203 mesterséges termék Termék eőállitása: A kiinduló nyersanyagokat előbb1 0,5 mm szemcseméret alá aprítottuk, összemértük az 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
