DD159320A1 - METHOD FOR PRODUCING HIGH-POROUS FIRE-RESISTANT COOLINGS AND FORMKOERPER - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung hochporoeser feuerfester Materialien, die bei Hochtemperaturprozessen, insbesondere in der keramischen, metallurgischen, chemischen sowie Feuerfest- und Glasindustrie Verwendung finden. Ziel der Erfindung ist die Senkung der spezifischen Energieaufwendungen von Hochtemperaturprozessen bei gleichzeitiger Verlaengerung der Lebensdauer von Feuerfestmaterialien. Aufgabe der Erfindung ist es, ein umweltfreundliches, kontrollierbares Verfahren zur Herstellung hochporoeser feuerfester Koernungen und Formkoerper zu schaffen. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass bekannten feuerfesten Stoffen sowie ihren Gemischen metallisches Aluminium in pulvriger und/oder koerniger Form sowie Phosphorsaeure in quantifizierten Anteilen zugesetzt und damit der Prozess der Porenbildung in den Feuerfestgemischen steuerbar wird. Die erfindungsgemaess hergestellten hochporoesen Feuerfestmaterialien weisen eine homogene und reproduzierbare Porengroessenverteilung auf, sind frei von Rissen und zeichnen sich ferner durch eine aeusserst geringe Waermeleitfaehigkeit bei erhoehter Festigkeit aus.The invention relates to a process for producing hochporoeser refractory materials, which are used in high-temperature processes, in particular in the ceramic, metallurgical, chemical and refractory and glass industry. The aim of the invention is to reduce the specific energy costs of high-temperature processes while at the same time extending the life of refractory materials. The object of the invention is to provide an environmentally friendly, controllable process for producing hochporoeser refractory Koernungen and Formkoerper. According to the invention, the object is achieved by adding metallic aluminum in powdery and / or spherical form as well as phosphoric acid in quantified proportions to known refractory substances and their mixtures and thus controlling the process of pore formation in the refractory mixtures. The highly porous refractory materials produced according to the invention have a homogeneous and reproducible pore size distribution, are free from cracks and are furthermore distinguished by an extremely low thermal conductivity at elevated strength.
Description
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, Titel der Erfindung , Title of the invention
Verfahren zur Herstellung hochporöser feuerfester Körnungen und FormkörperProcess for producing highly porous refractory grains and shaped bodies
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung hochporöser feuerfester Materialien, die als Formkörper oder als Körnung in der keramischen-, Feuerfest-, und Glasindustrie sowie, in der Metallurgie und chemischen Industrie Verwendung finden.The invention relates to a process for producing highly porous refractory materials, which are used as a shaped body or as a grain in the ceramic, refractory and glass industry and, in the metallurgy and the chemical industry.
Es ist neben anderen Verfahren insbesondere ein Verfahren zur Herstellung feuerfester Materialien mit hoher Porosität bekannt, bei dem die Porenbildung aus der Reaktion von Phosphorsäure mit hochaktiver kalzinierter Tonerde ( Al 0 ) bewirkt wird.In particular, there is known, among other methods, a process for producing high porosity refractory materials, in which pore formation is effected from the reaction of phosphoric acid with highly active calcined clay (Al 0 ).
/:"\ ( Roberts, A.L. u.a. "Improvements in or relating to processes for k.J /: "\ (Roberts, AL et al." Improvements in or relating to processes for k .J
producing insulabin refractory compositions" GB- PS 1,082.082 ) Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß durch den Einsatz der hochaktiven Tonerde eine beträchtliche Verminderung der Reproduzierbarkeit der Porenbildungsvorgänge und damit eine Minderung der Beherrschbarkeit der Technologie eintritt, da derartige Stoffe ihre Eigenschaften bereits während der Lagerung und auch während der Reaktion in nicht kontrollierbarer V/eise ändern.The disadvantage of this method is that the use of highly active alumina, a considerable reduction in the reproducibility of the pore formation processes and thus a reduction in the controllability of the technology occurs, since such substances their properties already during storage and also change during the reaction in an uncontrollable way.
Ein weiteres Verfahren nutzt zur Porenbildung die Reaktion ZAvischen Aluminiumpulver und Natronlauge ( Na OH ). ( Magder, Jo "Schäumbare keramische Massen" BRD- OS 2«5o3e271 ) Der Nachteil dieses Verfahrens liegt besonders darin begründet, daß im Feuerfestgemisch nach der Porenbildung Natriumverbindungen ver-Another method uses the reaction ZAvischen aluminum powder and sodium hydroxide (NaOH) for pore formation. (Magder, Jo "Foamable Ceramic Materials" BRD-OS 2 "5o3 e 271) The disadvantage of this process is particularly due to the fact that sodium compounds are formed in the refractory mixture after pore formation.
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bleiben, die bekannterweise die Festigkeit^und Raumbeständigkeit poröser Werkstoffe bei hohen Temperaturen stark vermindern.which are known to greatly reduce the strength and space resistance of porous materials at high temperatures.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, die spezifischen Energieaufwendungen bei Hochtemperaturprozessen bei gleichzeitiger Verlängerung der Lebensdauer von Feuerfestmaterialien zu vermindern.The object of the invention is to reduce the specific energy expenditure in high-temperature processes while at the same time prolonging the life of refractory materials.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung hochpöröser feuerfester Körnungen und Formkörper zu schaffen, nach dem Feuerfestmaterialien durch einen umweltfreundlichen technologisch kontrollierbaren Prozeß hergestellt werden können, die sich gegenüber bekannten Lösungen durch geringere mittlere Porengröße, geringere Wärmeleitfähigkeit und höherer Festigkeit im Hochtemperaturbereich auszeichnen.The invention has for its object to provide a method for producing hochpöröser refractory grains and moldings, after the refractory materials can be produced by an environmentally friendly technologically controllable process, which are distinguished over known solutions by lower average pore size, lower thermal conductivity and higher strength in the high temperature range ,
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß feuerfeste Stoffe, wie zum Beispiel Kaolin, Ton, Al„0 , Al(OH) , ZrSiO^ beziehungsweise Gemische aus diesen zu einem Brei geeigneter Konsistenz angemacht werden, dem metallisches Aluminium und Phosphorsäure zugesetzt und der nach dem Homogenisieren in beliebig gestaltete Formen gegeben wird. Die Reaktion zwischen den Zusätzen führt zu einer Gasentwicklung, verbunden mit Porenbildung, nach deren Abschluß der Formling in bekannter Weise getrocknet und gesintert wird. Die HerstellungAccording to the invention, this object is achieved in that refractory materials, such as kaolin, clay, Al "0, Al (OH), ZrSiO ^ or mixtures of these are made to a slurry of suitable consistency, added to the metallic aluminum and phosphoric acid and after Homogenizing is given in arbitrarily shaped forms. The reaction between the additives leads to gas evolution, associated with pore formation, after the completion of the molding is dried and sintered in a known manner. The production
hochporöser Körnungen aus diesem Sinterprodukt erfolgt in bekannter Weise durch Zerkleinern und Klassieren in den gewünschten Kornklassen. Der zeitliche Ablauf der Porenbildung sowie der Volumenanteil der Poren, deren durchschnittliche Größe und Größenverteilung werden gesteuert durch die Menge der Zusätze, durch Teilchenform und Teilchengrößenverteilung des Aluminiums sowie durch die Konzistenz des Gemisches.highly porous grits from this sintered product is carried out in a known manner by crushing and classifying in the desired grain classes. The timing of pore formation and the volume fraction of the pores, their average size and size distribution are controlled by the amount of additives, by particle shape and particle size distribution of the aluminum and by the consistency of the mixture.
Die erfindungsgemäße Lösung der Herstellung hochporöser feuerfester Formkörper mit steuerbarer Volumenveränderung während des Trocken— und Brennprozesses besteht darin, daß die erfindungsgemäß hergestellte, hochporöse gesinterte Körnung wiederum mit einem Gemisch ausThe inventive solution of producing highly porous refractory molded body with controllable change in volume during the drying and firing process is that the inventively produced, highly porous sintered grain again with a mixture of
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feuerfesten Stoffen, Aluminium und Phosphorsäure als Bindung angemacht wird, die Formgebung dieses Gemisches durch Gießen, Rütteln, Stampfen oder Pressen erfolgt und der nachfolgende Trocken- und Brennprozeß in bekannter Weise geführt wird. Zur Herstellung von.Formkörpern mit speziellen Eigenschaften kann dabei auf eine oder mehrere der angeführten Komponenten verzichtet '.verden, außerdem ist ein teilweiser oder vollständiger Ersatz dieser durch Hochtemperaturzemente möglich.refractory materials, aluminum and phosphoric acid is made as a bond, the shaping of this mixture by pouring, shaking, stamping or pressing takes place and the subsequent drying and firing process is performed in a known manner. For the production of moldings with special properties it is possible to dispense with one or more of the listed components, and a partial or complete replacement of these by high-temperature cements is also possible.
Ein erfindungsgemäßes Merkmal der Herstellung hochporöser Körnung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz von metallischen Aluminium vorzugsweise in einer Korngröße *<" 5 mm zu Io bis 1 Gewichtsprozent und von Phosphorsäure zu 15 bis 1 Gewichtsprozent bezogen auf das trockene Gemisch der feuerfesten Stoffe beträgt.An inventive feature of the production of highly porous grain is characterized in that the addition of metallic aluminum is preferably in a grain size * <"5 mm to Io to 1 weight percent and phosphoric acid to 15 to 1 weight percent based on the dry mixture of refractory materials.
Ein erfindungsgemäßes Merkmal der Herstellung hochporöser feuerfester Formkörper besteht darins daß die hochporöse, gesinterte feuerfeste Körnung O bis 95 Gewichtsprozent der trockenen Mischung der Komponenten ausmacht, dementsprechend die Bindung 5 bis loo Gewichtsprozent.An inventive feature of the production of highly porous refractory moldings s is that the highly porous sintered refractory grit O constitutes up to 95 percent by weight of the dry mixture of components, accordingly, the binding 5 to loo by weight.
Ein erfindungsgemäßes Merkmal der Bindung ist dadurch gekennzeichnet, daß diese stofflich in gleicher Weise aufgebaut sein kann, wie das Gemisch zur Herstellung hochporöser Körnungen, wobei das Verhältnis von Aluminium und Phosphorsäure derart gewählt wird, daß einerseits nach Ablauf der Porenbildung metallisches Aluminium in der Bindung verbleibt, welches während des Brennprozesses infolge Oxidation eine Verringerung der Schwindung des Formkörpers bewirkt, daß aber KJ auch mit einem Ueberschuß an Phosphorsäure gearbeitet werden kann, so daß die freie Phosphorsäure während des Trocken- und Brennprozesses zur Festigkeitssteigerung des Formkörpers beiträgt.An inventive feature of the binding is characterized in that it can be constituted in the same way as the mixture for producing highly porous grains, wherein the ratio of aluminum and phosphoric acid is chosen such that on the one hand after completion of pore formation of metallic aluminum remains in the bond which causes a reduction in the shrinkage of the molding during the firing process due to oxidation, but that KJ can also be worked with an excess of phosphoric acid, so that the free phosphoric acid during the drying and firing process contributes to the increase in strength of the molding.
Ein erfindungsgemäßes Merkmal ist dadurch gekennzeichnet, daß der erfindungsgemäß hergestellten hochporösen feuerfesten Körnung ein wässriger Brei aus Tonerde- Zement zügegeben wird, der mit Phosphorsäure versetzt werden kann und anschließend ein Form- und Trockenprozeß des Gemisches erfolgt.An inventive feature is characterized in that the highly porous refractory grain produced according to the invention is given an aqueous slurry of alumina cement, which can be mixed with phosphoric acid and then followed by a molding and drying process of the mixture.
Die erfindungsgemäß nach den beschriebenen, steuerbaren technologischen Prozessen hergestellten hochporösen Körnungen und Formkörper weisen eine homogene und reproduzierbare Porengrößenverteilung auf und sind frei von Rissen,The highly porous granulations and shaped bodies produced according to the described, controllable technological processes have a homogeneous and reproducible pore size distribution and are free of cracks,
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„4— ......; .· .;, , ."4- ...; · ·;,,.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment.
Das Gemisch für die Realisierung des Verfahrens zur Herstellung hochporöser, feuerfester Körnungen setzt sich aus folgenden Bestandteilen zusammen:The mixture for the realization of the process for producing highly porous, refractory grains is composed of the following constituents:
45 Gewichtsprozent feuerfester Schlämmkaolin und / oder Ton mit einem Al2O -Gehalt von >38%45% by weight refractory slurry kaolin and / or clay with an Al 2 O content of> 38%
55 Gewichtsprozent AIp(L55 weight percent AIp (L
3 Gewichtsprozent Aluminiumpulver 2 Gewichtsprozent Aluminiumgrieß3 weight percent aluminum powder 2 weight percent aluminum semolina
Zusätze:Additions:
2 Gewichtsprozent 80 %ige technische Phosphorsäure2% by weight 80% technical grade phosphoric acid
44 Gewichtsprozent Wasser44% by weight of water
7 Gewichtsprozent Dextrinlösung7 weight percent dextrin solution
Die Zubereitung des Gemisches erfolgt derart, daß die Feststoffkomponenten trocken vermischt und danach mit Wasser und Dextrinlösung zu einem Brei angerührt werden. Nach ausreichender Homogenisierung wird die Phosphorsäure zugegeben, nochmals homogenisiert und das Gemisch in geeignete Formen vergossen» Nach einigen Minuten kommt die Reaktion zwischen Aluminium und Phosphorsäure in Gang. Die Porenbildung ist verbunden mit einem gleichzeitigen Ansteifen des Breies. Nach dem Austrocknen werden die Formkörper bei 135o - I600 0C gebrannt· Die gebrannten Formkörper können kalibriert werden und danach als Formsteine Verwendung finden, oder sie dienen zur Gewinnung von feuerfesten Körnungen, die als isolierende Schüttung oder als Magerungsmittel in Isoliersteinen Verwendung finden.The preparation of the mixture is carried out such that the solid components are mixed dry and then mixed with water and dextrin solution to a pulp. After sufficient homogenization, the phosphoric acid is added, homogenized again and the mixture poured into suitable forms »After a few minutes, the reaction between aluminum and phosphoric acid in motion. The pore formation is associated with a simultaneous stiffening of the slurry. After drying the shaped bodies at 135o are - I600 0 C blown · The fired shaped body can be calibrated and then used as conglomerates, or they are used for the production of refractory grains which are used as insulating bulk or as temper in insulating bricks using.
Nachfolgend wird ein Vergleich der technischen Werkstoffparameter eines erfindungsgemäß hergestellten Feuerfestmaterials zu einem aus der Fachliteratur bekannten Feuerfestmaterial aufgeführt.A comparison of the technical material parameters of a refractory material produced according to the invention to a refractory material known from the specialist literature will be given below.
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Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD20576978A DD159320A1 (en) | 1978-06-05 | 1978-06-05 | METHOD FOR PRODUCING HIGH-POROUS FIRE-RESISTANT COOLINGS AND FORMKOERPER |
Applications Claiming Priority (1)
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DD20576978A DD159320A1 (en) | 1978-06-05 | 1978-06-05 | METHOD FOR PRODUCING HIGH-POROUS FIRE-RESISTANT COOLINGS AND FORMKOERPER |
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Publication Number | Publication Date |
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DD159320A1 true DD159320A1 (en) | 1983-03-02 |
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DD20576978A DD159320A1 (en) | 1978-06-05 | 1978-06-05 | METHOD FOR PRODUCING HIGH-POROUS FIRE-RESISTANT COOLINGS AND FORMKOERPER |
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Country | Link |
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DD (1) | DD159320A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10134524A1 (en) * | 2001-07-16 | 2003-02-06 | Sueddeutsche Benda Verwaltungs | Foam ceramic with a directed open pore structure |
EP2105421A1 (en) * | 2008-03-20 | 2009-09-30 | Rauschert Heinersdorf-Pressig GmbH | Porous ceramic |
-
1978
- 1978-06-05 DD DD20576978A patent/DD159320A1/en unknown
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE10134524A1 (en) * | 2001-07-16 | 2003-02-06 | Sueddeutsche Benda Verwaltungs | Foam ceramic with a directed open pore structure |
EP2105421A1 (en) * | 2008-03-20 | 2009-09-30 | Rauschert Heinersdorf-Pressig GmbH | Porous ceramic |
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