DE1080463B

DE1080463B - Verfahren zum Impraegnieren von poroesen feuerfesten Hohlkoerpern

Info

Publication number: DE1080463B
Application number: DES56848A
Authority: DE
Inventors: Jean Clement; Norbert Vanderbeck
Original assignee: Solvay SA
Current assignee: Solvay SA
Priority date: 1957-02-07
Filing date: 1958-02-05
Publication date: 1960-04-21

Description

Verfahren zum Imprägnieren von porösen feuerfesten Hohlkörpern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Imprägnieren von porösen Stoffen, insbesondere von feuerfesten Körpern, wie beispielsweise keramischen Körpern und Graphit.
Bekanntlich ist es schwierig, ein geeignetes Material für die Bau- oder Werkstoffe zu finden, welche, wie z. B. Behälter, in unmittelbare Berührung mit dem geschmolzenen Salz gebracht werden. Mitunter kann man diese Stücke aus Metallen anfertigen, aber beim Arbeiten bei erhöhten Temperaturen ist es vorzuziehen, hierfür keramische Stoffe oder Graphit zu benutzen. Indessen haben diese Stoffe den größeren Nachteil, porös zu sein. Bekanntlich kann man bei Graphit z. B. seine Porosität durch eine mittels verschiedener organischer Stoffe durchgeführte Imprägnierung beseitigen oder mindestens stark verringern. Nichtsdestoweniger ist eine solche Imprägnierung unverwendbar, wenn man bei erhöhten Temperaturen zu arbeiten wünscht.
Es sind bereits feuerfeste Stoffe bekannt, welche aus Graphit, einem feuerfesten Erzeugnis des elektrischen Ofens (wie Siliziumkarbid, geschmolzenem Magnesit, geschmolzenem Aluminiumoxyd oder geschmolzener Kieselerde) und einem Kohlungsbindemittel, z. B. Teer, bestehen und in der Weise hergestellt werden, daß der Körper geformt, mit dem Bindemittel durch Brennen karbonisiert, hierauf, vorzugsweise so lange er warm ist, in ein flüssiges Flußmittel, wie Feldspat, getaucht, schließlich noch einmal gebrannt wird.
Es ist auch bekannt, Kohle bzw. Graphit mit wäßrigen Lösungen von Phosphaten zu imprägnieren, um sie gegen Oxydation beständig zu machen. Die so hergestellten Massen haben sich unter den hier in Frage kommenden Umständen nicht bewährt.
Die Erfindung bezieht sich demgegenüber auf ein Verfahren für die Imprägnierung jedes feuerfesten porösen Materials, welches erlaubt, eine vollkommene Dichte des Materials zu erhalten, selbst bei erhöhten Temperaturen. , Obwohl im folgenden das Verfahren im einzelnen an der Imprägnierung von Graphit erklärt wird, ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht hierauf beschränkt.
Es ist bekannt, beispielsweise einen Graphittiegel durch ein geschmolzenes Salz zu imprägnieren, das sich in ihm befindet. Um in diesem Falle mindestens einen Teil des imprägnierenden Salzes im festen Zustand zu bewahren, ist es notwendig, einerseits in der Behälterwand ein erhebliches Temperaturgefälle durch starke äußereAbkühlung zu erzeugen und andererseits eine ergänzende Wärmezufuhr in dem Bad vorzusehen, um das Salz im geschmolzenen Zustand zu erhalten. Dies stellt einen großen Nachteil dar, denn er führt zu hinderlichen Konstruktionsschwierigkeiten und auf alle Fälle zu einem unnützen Wärmeverbrauch.
Das Ziel der Erfindung ist, diese Nachteile zu beseitigen. Sie hat zum Gegenstand ein Verfahren zum Imprägnieren von porösen feuerfesten Hohlkörpern, wie Tiegel oder Rohre, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Imprägnierung mittels eines geschmolzenen Salzes durchgeführt wird, dessen Schmelztemperatur über der Temperatur liegt, bei welcher die imprägnierten Körper schließlich verwendet werden sollen, das sind Temperaturen, bei welchen die üblichen Imprägniermittel unbrauchbar sind. Wenn es sich beispielsweise darum handelt, in ein Rohr aus feuerfestem Material ein -auf hohe Temperatur gebrachtes Gas zu leiten, wird man als Imprägniermittel ein Salz wählen, dessen Schmelzpunkt deutlich oberhalb der Gastemperatur -ist. Die Erfindung hat ferner noch zum Ziel, ein Verfahren für die Imprägnierung von porösen feuerfesten Körpern aufzuzeigen, welche in Berührung mit Bädern aus geschmolzenen Salzen sind. In diesem Fall wird als Imprägniermittel ein Salz verwendet, welches ein Ion gemeinsam mit dem Salz des Bades hat, wobei seine Schmelztemperatur oberhalb des zu schmelzenden Salzes liegen muß.
Man kann auch als Imprägniermittel ein Salz, das ein gemeinsames Ion mit dem geschmolzenen Salz besitzt, benutzen, um Reaktionen doppelter Umsetzung zwischen diesen zwei Salzen zu vermeiden. Hierbei wird man je nach dem jeweiligen Verfahren als Imprägniermittel ein Salz benutzen, welches ein gemeinsames Kation oder Anion mit dem geschmolzenen Salz besitzt. Beispielsweise wird bei einer Elektrolyse zur Herstellung eines Metalls das gemeinsame Ion des geschmolzenen Salzes und des Imprägniermittels das Kation sein.
Im Falle der Verwendung eines Graphitkörpers, der in Berührung mit einem Schmelzbad aus Calciumchlorid steht, dessen Schmelztemperatur ungefähr 772° C ist, wird die Imprägnierung des Graphits unter Verwendung von Calciumfluorid bewirkt, dessen Schmelztemperatur etwa 1420° C ist. Bei der Arbeitstemperatur, welche oberhalb 772° C, aber merklich unterhalb 1420° C ist, wird der Graphitkörper völlig dicht sein, weil das Imprägniermittel, nämlich Calciumfluorid, sich in fester Form befindet und infolgedessen die Poren des Graphitstückes verstopft. Jedoch soll man bei der niedrigsten mit dem Verfahren verträglichen Temperatur arbeiten, um den Austausch zwischen den Fluorionen im Graphit und den Chlorionen im Bad stark zu verlangsamen, ein Austausch, welcher jedenfalls, wenn auch sehr langsam, vor sich geht.
Die Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung kann auf verschiedene Weise stattfinden. Beispielsweise kann man die Imprägnierung des Graphitkörpers durch Eintauchen in ein Bad aus geschmolzenem Flußspat bewirken. Nach dem Eintauchen wird der Körper dann fertigbearbeitet, um die äußere Fluoridkruste, welche sich darauf abgelagert hat, zu beseitigen. Vorzugsweise wird der Körper mit einer Suspension des Oxyds oder Bicarbonats des Calciums getränkt und dann der Graphitkörper, in eine Lösung von Fluornatrium und Flußsäure getaucht. Durch doppelte Umsetzung erfolgt dabei eine Ausfällung von Calciurnfluorid in sitze. Der so imprägnierte Körper besitzt schon eine weit überlegene Dichte über die von nichtbehandeltem Graphit. Um jedoch eine vollkommene Dichte zu erhalten, ist es zweckmäßig, den so behandelten Graphitkörper auf eine höhere Temperatur als die Schmelztemperatur von Calciumfluorid während einiger Zeit zu erhitzen. Um eine Oxydation des Graphits während dieser Behandlung zu vermeiden, arbeitet man in einer neutralen oder reduzierenden Atmosphäre, wobei der Körper mit Pulver aus reinem Graphit oder in Mischung mit inertem feuerfestem Pulvermaterial umgeben -wird.
Der Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung besteht darin, daß man eine vollkommene Dichte der behandelten porösen Körper erhält und daß seine Ausführung ganz besonders einfach und wirtschaftlich ist, weil komplizierte Einrichtungen nicht benötigt werden. Die so behandelten feuerfesten Körper können zur Herstellung aller möglichen Geräte dienen, wie Tiegel, Behälter, Scheidewände, Rohrteile, Tröge für die Schmelzelektrolyse bestimmter Salze.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Imprägnieren von porösen feuerfesten Hohlkörpern, wie Tiegel oder Rohre, dadurch gekennzeichnet, daß die Imprägnierung mittels eines geschmolzenen Salzes durchgeführt wird, dessen Schmelztemperatur über der Temperatur liegt, bei welcher die imprägnierten Körper schließlich verwendet werden sollen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Imprägnierung mittels eines Salzes bewirkt wird, welches ein gemeinsames Ion mit dem geschmolzenen Salz des Bades besitzt.
3. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß feuerfeste keramische Stoffe imprägniert werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Graphit imprägniert wird.
5. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen für die Imprägnierung von Graphit, welcher sich in Berührung mit geschmolzenem Calciumchlorid befindet, dadurch gekennzeichnet, daß als Imprägniermittel Calciumfluorid verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Graphit mit geschmolzenes Flußspat imprägniert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Imprägnierung mit Calciumfluorid durch doppelte Umsetzung bewirkt wird, wobei der Graphit zuerst in eine Aufschlämmung des Oxyds oder des Bicarbonats von Calcium und dann in eine Lösung von Natriumfluorid und Flußsäure getaucht wird und anschließend auf eine höhere Temperatur als die Schmelztemperatur des Calciumfluorids erhitzt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 405 236; USA.-Patentschriften Nr. 2 685 540, 2 685 541, 2685542.