DD250632A3 - Coal firebrick with good thermomechanical properties - Google Patents
Coal firebrick with good thermomechanical propertiesInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von hochwertigen Kaolinschamottesteinen mit guten thermomechanischen Eigenschaften, die fuer die Zustellung von pyrotechnischen Anlagen eingesetzt werden koennen. Erfindungsgemaess werden Kaolinschamotte der Kornfraktionen 0 bis 1 mm, 1 bis 2,5 mm, feiner Schmelzkorund und ein Bindeton mit hohem Anteil an aktivem Quarz gemischt, nach dem Trockenverfahren gepresst und bei Temperaturen um Pk 150 gebrannt. Dabei reagiert der feinkoernige Quarz des Bindetones mit dem feinen Schmelzkorund zu Mullit. Diese Bindung verleiht dem Kaolinschamottestein eine gute Druckfeuerbestaendigkeit und hohe mechanische Festigkeit. Der Bindeton hat folgende mineralogische Zusammensetzung: Kaolinit 254,0% Quarz474,0% Glimmer mit Illit253,0%The present invention relates to the production of high quality kaolin firebrick with good thermo-mechanical properties that can be used for the delivery of pyrotechnic equipment. According to the invention, kaolin chamottes of grain fractions 0 to 1 mm, 1 to 2.5 mm, fine fused corundum and a binder clay with a high proportion of active quartz are mixed, pressed by the dry process and fired at temperatures around Pk 150. The fine-grained quartz of the binding clay reacts with the fine fused corundum to form mullite. This bond gives the kaolin firebrick a good pressure fire resistance and high mechanical strength. The binder has the following mineralogical composition: kaolinite 254.0% quartz474.0% mica with illite253.0%
Description
Diese Erfindung betrifft die Herstellung von Kaolinschamottesteinen mit guten thermomechanischen Eigenschaften für die Zustellung von pyrotechnischen Anlagen mit einer Formsteinausmauerung.This invention relates to the production of kaolin firebricks with good thermo-mechanical properties for the delivery of pyrotechnic plants with a form brick lining.
Bekannt sind Kaolinschamottesteine auf der Basis von dicht gesinterter und w.eniger dicht gesinterter Kaolinschamotte, wobei als Bindemittel Kaolin eingesetzt wird. Dabei werden die entsprechenden Kaolinschamottekörnungen (Kornfraktionen 1 bis 3mm, kleiner 1 mm, kleiner 0,2 mm) mit dem Kaolin gemischt und nach dem Trockenpreßverfahren auf hydraulischen oder Spindelpressen abgeformt. Das Pressen von mit Kaolin gebundenen Massen ist jedoch sehr problematisch, da Kaolin durch die ausgeprägte Blättchenstruktur starke Lagenbildung in den Preßlingen bedingt. Die Preßbarkeit ist zumeist nur dadurch gewährleistet, daß ein Teil des Bindekaolins als Schlicker zugegeben wird und maximale Preßdrücke nicht überfahren werden. Außerdem ist die Kantenfestigkeit derfrischen Preßlinge sehr gering, weshalb keine automatische Steinabnahme von den Pressen erfolgen kann. Weiterhin bekannt ist die Bindung der Kaolinschamotte mit Mischbindern aus üblichen feuerfesten Bindetonen und Tonerde. Dabei werden die kaolinschamottekörnungen in der herkömmlichen Weise mit dem Mischbinder gemischt und nach dem Trockenpreßverfahren abgeformt. Die oben erwähnten Preßschwierigkeiten werden durch dieses Verfahren eliminiert. Da der Mischbinder jedoch in feinster Form in den Versatz eingebracht werden muß, ist als zusätzliche technologische Stufe die Feinstaufmahlung des Mischbinders notwendig.Kaolinschamottesteine are known on the basis of densely sintered and w.eniger densely sintered kaolin chamotte, being used as a binder kaolin. The corresponding Kaolinschamottekörnungen (grain fractions 1 to 3 mm, less than 1 mm, less than 0.2 mm) are mixed with the kaolin and molded by the dry pressing on hydraulic or screw presses. The pressing of kaolin-bound masses, however, is very problematic because kaolin due to the pronounced flake structure causes strong layer formation in the compacts. The compressibility is usually only ensured by the fact that a part of the binding kaolin is added as a slip and maximum compression pressures are not run over. In addition, the edge strength of the fresh compacts is very low, so no automatic stone removal can be done by the presses. Also known is the binding of the kaolin chamotte with mixed binders of conventional refractory binders and alumina. The kaolinschamottekörnungen be mixed in the conventional manner with the mixed binder and molded according to the Trockenpreßverfahren. The above-mentioned pressing difficulties are eliminated by this method. However, since the Mischbinder must be introduced in the finest form in the offset, the Feinstaufmahlung of Mischbinders is necessary as an additional technological stage.
Außerdem ist die Herstellung hochwertiger Schamotteerzeugnisse bekannt, bei der eine Mischung aus dicht gesinterter Kaolinschamotte mit einem Binder aus herkömmlichen feuerfesten Bindeton und/oder Kaolin, feinstem Korund und einer SiO2-haltigen Suspension nach dem Trockenpreßverfahren abgeformt wird. Die Herstellung der SiO2-haltigen Suspension erfordert jedoch ebenfalls einen erhöhten technologischen Aufwand, da sie durch eine Naßmahlung hochaktiviert werden muß.In addition, the production of high-quality chamotte products is known, in which a mixture of densely sintered kaolin chamotte with a binder of conventional refractory binding clay and / or kaolin, finest corundum and a SiO2-containing suspension is molded by the Trockenpreßverfahren. However, the preparation of the SiO 2 -containing suspension also requires an increased technological effort, since it must be highly activated by a wet grinding.
Ziel der Erfindung sind Kaolinschamottesteine mit guten thermomechanischen Eigenschaften, die mit den zur Fertigung von Tonschamottesteinen üblichen Verfahrensschritten und preßtechnischen Eigenschaften der Massen hergestellt werden können.The aim of the invention are kaolin chamotte bricks with good thermo-mechanical properties, which can be prepared with the customary for the production of clay chamotte bricks process steps and compression properties of the masses.
Das Ziel der Erfindung wird erreicht, indem für die Herstellung der hochwertigen Schamottesteine ein feuerfester Bindeton mit einem hohen Anteil an feinstem Quarz und feiner Schmelzkorund eingesetzt wird. Dieser Bindeton wird in der für die Feuerfestindustrie üblichen Weise durch Trockenmahlung kleiner-1 mm vorzugsweise kleiner 0,5mm, aufbereitet. In Mischaggregaten werden die in der Korngröße definierten Kaolinschamottekörnungen mit dem feinkörnig aufbereiteten Ton und dem feinen Schmelzkorund in der Anlieferungsform unter Zugabe von Wasser und Sulfitablauge gemischt und nach dem Trockenpreßverfahren auf hydraulischen oder Spindelpressen abgeformt. Nach der Trocknung werden die Steine vorzugsweise um Temperaturen von Pk 150 gesintert. Diese Verfahrensschritte sind identisch mit denen für die Herstellung von Tonschamotteoder Korund-Schamottesteinen, ein zusätzlicher verfahrenstechnischer Aufwand ist nicht nötig.The object of the invention is achieved by using a refractory binding clay with a high proportion of the finest quartz and fine fused corundum for the production of high-quality firebricks. This binding clay is processed in the usual way for the refractory industry by dry grinding less than 1 mm, preferably less than 0.5 mm. In mixing units, the kaolin chamotte grain sizes defined in the grain size are mixed with the fine-grained clay and the fine fused corundum in the delivery form with the addition of water and sulfite liquor and molded onto hydraulic or spindle presses by the dry-pressing process. After drying, the stones are preferably sintered to temperatures of Pk 150. These process steps are identical to those for the production of clay chamotte or corundum firebricks, an additional process engineering effort is not necessary.
Der Quarz, der in feinster Form in dem Bindeton vorliegt, reagiert bei der Sintertemperatur um Pk 150 mit dem feinkörnigen Schmelzkorund zu Mullit (3 AI2O3 2 SiO2).The quartz, which is present in its finest form in the binding clay, reacts at the sintering temperature by Pk 150 with the fine-grained fused corundum to mullite (3 Al 2 O 3 2 SiO 2 ).
Dadurch wird eine thermisch und mechanisch sehr stabile Bindematrix erzeugt. In Verbindung mit der ebenfalls stabilen Kaolinschamotte, die vorzugsweise nur im Grobkornbereich einzusetzen ist, entsteht ein feuerfestes Produkt, daß sich durch hohe Druckfestigkeiten bei Raumtemperatur und gute thermische Eigenschaften, wie verbesserte Druckfeuerbeständigkeit und gute Temperaturwechselbeständigkeit auszeichnet. Außerdem kann auf eine Feinmahlung der Kaolinschamotte verzichtet werden, da der Schmelzkorund gleichzeitig die Funktion der Fraktion kleiner 0,2 mm übernimmt.This creates a thermally and mechanically very stable binding matrix. In conjunction with the also stable kaolin fireclay, which is preferably used only in the coarse grain range, creates a refractory product that is characterized by high compressive strengths at room temperature and good thermal properties, such as improved pressure fire resistance and good thermal shock resistance. In addition, can be dispensed with a fine grinding of kaolin chamotte, since the Schmelzkorund at the same time assumes the function of fraction smaller than 0.2 mm.
Ausführungsbeispiel 1Embodiment 1
In einem Mischaggregat, vorzugsweise ein Gegenstromschnellmischer werden 45% Kaolinschamotte, Kornfraktion 1-2,5mm 30% Kaolinschamotte, Kornfraktion 0-1 mm 5% Normalkorund NKF oder NKF-G nach TGL 878345% kaolin chamotte, grain fraction 1-2.5 mm 30% kaolin chamotte, grain fraction 0-1 mm 5% normal corundum NKF or NKF-G according to TGL 8783 are used in a mixing unit, preferably a countercurrent high-speed mixer
gegeben, gemischt und anschließend mit 2% Sulfitablauge zur Verbesserung der Grünfestigkeit derfrischen Preßlinge und 0,3% Wasser versetzt. Danach werden 10% Bindeton mit hohem Anteil an aktivem Quarz und 10% herkömmlicher feuerfester Bindeton untermischt. Der Bindeton mit hochaktivem Quarz zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus:added, mixed and then mixed with 2% sulfite liquor to improve the green strength of the fresh compacts and 0.3% water. Thereafter, 10% of high-active-content binding-clay and 10% of conventional refractory-binding-clay are mixed in. The binding clay with highly active quartz is characterized by the following properties:
Glühverlust 6,5 ±1,0%Loss on ignition 6.5 ± 1.0%
SiO2-Gehalt 69,3 ±3,0%SiO 2 content 69.3 ± 3.0%
AI2O3-Gehalt 19,5 ±2,0%Al 2 O 3 content 19.5 ± 2.0%
TiO2-Gehalt . 1,1 %; max. 1,3%TiO 2 content. 1.1%; Max. 1.3%
Fe2O3-Gehalt 0,8%; max. 1,0%Fe 2 O 3 content 0.8%; Max. 1.0%
Na2O-u.K2O-Gehalt 1,68%; max. 1,9%Na 2 Ou.K 2 O content 1.68%; Max. 1.9%
Mineralaufbaumineral composition
Kaolinit 25 ±4,0%Kaolinite 25 ± 4.0%
hochaktiver Quarz 47 + 4,0 %highly active quartz 47 + 4.0%
Glimmerm, lllit 25 ±3,0%Glimmerm, with 25 ± 3.0%
sonst. Minerale 2 ±1,0otherwise. Minerals 2 ± 1,0
Die fertig gemischte Masse wird zu den hydraulischen oder Spindelpressen überführt und dort mit einem spezifischen Preßdruck von mindestens 50MPa zu den entsprechenden Formsteinen verarbeitet. Die Formsteine werden getrocknet und anschließend bei Temperaturen um Pk150 gebrannt. Die resultierende Steinqualität wird durch folgende Werte charakterisiert:The ready mixed mass is transferred to the hydraulic or screw presses and processed there with a specific pressing pressure of at least 50 MPa to the corresponding shaped bricks. The bricks are dried and then fired at temperatures around Pk150. The resulting stone quality is characterized by the following values:
AI2O3+ TiO2-Gehalt 40-41%Al 2 O 3 + TiO 2 content 40-41%
Fe2O3-Gehalt 1,7%Fe 2 O 3 content 1.7%
Rohdichte 2,15 bis 2,25 g/cm3 Apparent density 2.15 to 2.25 g / cm 3
Offene Porosität 15 bis 20%Open porosity 15 to 20%
Kaltdruckfestigkeit 40 bis 75 MPaCold pressure strength 40 to 75 MPa
Druckfeuerbeständigkeit TA 1 490-1 52O0CPressure fire resistance T A 1 490-1 52O 0 C
Ausführungsbeispiel 2Embodiment 2
In einem Mischaggregat, vorzugsweise Gegenstromschnellmischer werden 45% Kaolinschamotte, Kornfraktion 1-2,5mm 25% Kaolinschamotte, Kornfraktion 0-1 mm 10% Normalkorund NKF oder NKF-G45% kaolin chamotte, grain fraction 1-2.5 mm 25% kaolin chamotte, grain fraction 0-1 mm 10% normal corundum NKF or NKF-G are used in a mixing unit, preferably countercurrent high-speed mixer
gegeben, gemischt und mit 4% Sulfitablaugeschlicker versetzt. Anschließend werden 15% des Bindetones mit hohem Anteil an aktivem Quarz nach Ausführungsbeispiel 1 und 5% herkömmlicherfeuerfester Bindeton untermischt. Formgebung und Abbrand erfolgen wie im Ausführungsbeispiel 1. Die Steinqualität hat folgende Gütewerte:added, mixed and mixed with 4% Sulfitablaugschlicker. Subsequently, 15% of the binding clay with high proportion of active quartz according to embodiment 1 and 5% of conventional refractory binding clay are mixed in. Shaping and burning as in the embodiment 1. The stone quality has the following quality values:
AI2O3+ TiO2-Gehalt 42,5-43,5%Al 2 O 3 + TiO 2 content 42.5-43.5%
Fe2O3-Gehalt 1,7%Fe 2 O 3 content 1.7%
Rohdichte 2,20 bis 2,30 g/cm3 Apparent density 2.20 to 2.30 g / cm 3
Offene Porosität 15 bis 20%Open porosity 15 to 20%
Kaltdruckfestigkeit 45 bis 80 MPaCold pressure strength 45 to 80 MPa
Druckfeuerbeständigkeit TA1500-15300CPressure fire resistance T A 1500-1530 0 C
In einem Mischaggregat, vorzugsweise Gegenstromschnellmischer werden 45% Kaolinschamotte, Kornfraktion 1-2,5mm 10% Kaolinschamotte, Kornfraktion 0-1 mm 25% Normalkorund NKF oder NKF-G45% kaolin chamotte, grain fraction 1-2.5 mm 10% kaolin chamotte, grain fraction 0-1 mm 25% normal corundum NKF or NKF-G are used in a mixing unit, preferably countercurrent high-speed mixer
gegeben, gemischt und mit 4% Sulfitablaugeschlicker versetzt. Anschließend werden 20% des Bindetones mit hohem Anteil an aktivem Quarz nach Ausführungsbeispiel 1 untermischt. Formgebung und Abbrand erfolgen wie in Ausführungsbeispiel Folgende Gütewerte wurden erreicht:added, mixed and mixed with 4% Sulfitablaugschlicker. Subsequently, 20% of the binding clay with a high proportion of active quartz according to embodiment 1 are mixed in. Shaping and burning are carried out as in exemplary embodiment The following quality values have been achieved:
AI2O3+ TiO2-Gehalt 51-52%Al 2 O 3 + TiO 2 content 51-52%
Fe2O3-Gehalt 1,7%Fe 2 O 3 content 1.7%
Rohdichte 2,30 bis 2,40 g/cm3 Apparent density 2.30 to 2.40 g / cm 3
Offene Porosität 15 bis 20%Open porosity 15 to 20%
Kaltdruckfestigkeit 50 bis 90 MPaCold pressure strength 50 to 90 MPa
Druckfeuerbeständigkeit TA 1 560-1 600°CPressure fire resistance T A 1 560-1 600 ° C
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