Hans-Ernst Schwiete

Zahlreiche Grunde fuhren zur Untersuchung von organischen Bestandteilen in Boden und Lagerstatten. So versuchen z. B. Bodenkundler und Landwirte die Beziehungen festzustellen, die zwischen dem Gehalt, der Zusammensetzung und der Struktur dieser Substanzen auf der einen Seite und der Bodenfruchtbarkeit auf der anderen Seite be stehen. Dabei bezeichnen sie den Teil der Erdkruste bis zu einer Tiefe von 1 mals -Boden-. Er enthalt grosse Mengen an organischen Stoffen. Die in der Gesteinshuttenkunde verwendeten Rohstoffe enthalten organische Bei mengungen in wechselnden Mengen. Durchschnittlich betragt der Anteil bei Lager statten in Deutschland etwa 0-3%, wahrend in England Tone mit organischen Bestand teilen bis zu 20% keine Seltenheit sind. Diese organischen Stoffe sind teilweise erwunscht, da sie die Fliesseigenschaften von Tonschlickern gunstig beeinflussen. In vielen Fallen fuhren die organischen Substanzen aber auch zu Aufblahungen und Rissen beim Brennen der Rohlinge. Der Keramiker richtet sein Interesse hauptsachlich auf die Wirkung dieser Beimengungen und nicht so sehr auf detaillierte Untersuchungen der organischen Stoffe selber. Der organische Bodenanteil b:: steht aus einem komplizierten System von Stoffen, das sich laufend verandert. Diese Veranderungen werden durch biologische, chemische und physikalische Faktoren bestimmt. Diese Vielzahl organischer Substanzen kann nach KONoNow A 1] in zwei Gruppen aufgeteilt werden, namlich in die Verbindungen un spezifischer Natur und die Stoffe spezifischer Natur. Ehe wir auf nahere Einzelheiten eingehen, wollen wir uns einen Uberblick uber die geschichtliche Entwicklung der Kenntnisse dieses Gebietes der Naturstoffchemie ver schaffen."

im Hinblick auf ihre Verwendbarkeit als feuerfeste Steine.

Die natürlichen Puzzolanen (Trasse) finden in der Bauindustrie auf Grund ihrer hydraulischen Eigenschaften vielfache Verwendung. Schon den alten Römern war es bekannt, daß ein Zusatz von Puzzolanen zum gelöschten Kalk ein hydraulisches Bindemittel ergab. Viele Bauwerke, insbesondere Wasserbauten, die unter Verwendung dieser Puzzolanen-Kalk-Mörtel erbaut wurden, sind heute noch ein Beweis der Bau­ kunst im Altertum und der Haltbarkeit der verwendeten Bindemittel. Als Beispiel hierfür in unserer Gegend sei die noch heute zum Teil erhaltene Wasserleitung von Sötenich nach Köln genannt. Es ist noch darauf hinzuweisen, daß die Kenntnisse der Römer über die Ver­ wendung der Eifeltuffe zur Herstellung hydraulischer Bindemittel nach ihrem Rückzug aus Deutschland eine Zeitlang vollkommen in Vergessenheit geraten waren. Erst im späten Mittelalter wurden die Eifeltuffe wieder im Baugewerbe angewendet. Nach HAMBLOCH [1] wurde im Jahre 1682 wieder mit der industriellen Aus­ beutung der Trachyttuffe der Eifel begonnen. Die hier kurz angedeutete Bedeutung des Trasses war der Anlaß, im Anschluß an die umfangreichen Untersuchungen von SCHWIETE und LUDWIG sowie SCHWIETE, LUDWIG und WIGGER [2, 3, 4, 5] weitere Kenntnisse über die Puzzo­ lanen, besonders aber über den rheinischen Traß zu gewinnen.

In den letzten Jahren werden in Stoß öfen in immer stärkerem Maße an Stelle der Gleitschienen aus wassergekühlten Stahlrohren keramische Gleitschienen aus schmelzgegossenen oder keramisch gebundenen feuerfesten Steinen eingesetzt. Die keramischen Gleitschienen haben den Vorteil, daß b~i richtiger Auswahl der Steinqualität die Betriebskosten gesenkt werden und eine bessere Durchwärmung des Einsatzgutes erreicht wird. Mit dem Einsatz von keramischen Gleitschienen ist jedoch das Problem der Ab­ riebfestigkeit des als Schienen verwendeten feuerfesten Materials stark in den Vordergrund getreten. Es sind zwar verschiedene Verfahren zur Prüfung der Abriebfestigkeit feuerfester Steine, besonders bei normaler Temperatur, bekannt, doch auf Grund ihres appa­ rativen Aufbaues und der Versuchsbedingungen können die erzielten Ergebnisse nicht zur Charakterisierung des Abriebverhaltens der für diesen Zweck zu ver­ wendenden Steine herangezogen werden. Um aber den ganzen Beanspruchungsmechanismus, dem feuerfeste Steine in keramisch zugestellten Öfen ausgesetzt sind, zu erfassen, sollte in der vorliegenden Arbeit ein Verfahren entwickelt werden, das es ermöglichte, in Form von Labor­ versuchen weitgehendst die herrschende~ Betriebsbedingungen nachzuahmen und weiterhin in vertretbaren Zeiten Ergebnisse zu liefern, die eine richtige Auswahl und Überprüfung der Steinqualitäten garantierten. Für den speziellen Fall der Untersuchung von keramischen Gleitschienen für Stoßöfen bedeutet das aber, daß außer der Temperatur, Belastung und der Ofenatmosphäre neben der mecha­ nischen Abriebbeanspruchung eine zu vermutende Reaktion oder Korrosion zwischen Stein und Eisen während der Prüfung durch den Versuchsaufbau er­ möglicht wird.

Aluminiumsilikate haben in der Keramik, insbesondere bei der Herstellung feuerfester Baustoffe, grosse Bedeutung erlangt. Neben den kaolinitischen Tonmineralen (Ab03' 2 Si0 . 2 H0), die die Hauptbestandteile der Scha- 2 2 motterohstoffe sind, sind hier vor allem Kyanit, Sillimanit und Andalusit zu nennen. Alle drei Minerale haben die chemische Zusammensetzung Ab03 . Si0 - 2 Sowohl Kaolinit als auch Kyanit, Sillimanit und Andalusit bilden bei hohen Temperaturen Mullit, Cristobalit und eine Si0 -reiche Glasphase. Der Ab03- 2 Gehalt der Schamotte betragt - wenn man als Rohstoff reinen Kaolinit benutzt - 45,9%. Daraus lasst sich ein theoretischer Mullitgehalt (3 Al203 . 2 Si02) von maximal 63,93% berechnen. Demgegenuber haben die Minerale Kyanit, Silli- manit und Andalusit sowie ihre Brennpunkte einen Ab03-Gehalt von 62,93%, was eine theoretische Mullitmenge von 87,65% ergibt. Eine Erhoehung des Al 0 - 2 3 Gehaltes fuhrt also zur Verminderung der Glasphase und damit zur Verbesserung der keramischen Eigenschaften. Aus Kyanit, Sillimanit und Andalusit herge- stellte feuerfeste Steine, die als Sillimanit-und Mullitsteine bekannt sind, haben daher in der Industrie vielseitige Verwendung gefunden. Sie sind gegen Schlacken, Glas-und Metallschmelzen widerstandsfahiger als Schamotte, sind wegen ihrer hoeheren Druckfeuerbestandigkeit noch bis zu einer Temperatur von ca. 1650 DegreesC verwendbar und haben eine gute Temperaturwechselbestandigkeit. Deswegen eignen sie sich als Baumaterialien fur hochbeanspruchte OEfen oder Ofenzonen, wie z. B. fur Glas-und Metallschmelzoefen. Das Brenn-und Umwandlungsverhalten der Rohstoffe ist nur ungenugend be- kannt. Bei der grossen Bedeutung, welche die Sillimanit-und Mullitsteine haben, ist es wunschenswert, hieruber groessere Klarheit zu gewinnen. 7 2. Einfuhrung 2.