DE102012219236B4 - Verfahren zur Herstellung eines feuerfesten, ultraleichten, SiO2-reichen Leichtsteines - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines feuerfesten, ultraleichten, SiO2-reichen Leichtsteines Download PDF

Info

Publication number
DE102012219236B4
DE102012219236B4 DE102012219236.0A DE102012219236A DE102012219236B4 DE 102012219236 B4 DE102012219236 B4 DE 102012219236B4 DE 102012219236 A DE102012219236 A DE 102012219236A DE 102012219236 B4 DE102012219236 B4 DE 102012219236B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
weight
sio
silica
stone
refractory
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102012219236.0A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102012219236A1 (de
Inventor
Fred Brunk
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
P-D Refractories De GmbH
Original Assignee
P D REFRACTORIES GmbH
P-D Refractories GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by P D REFRACTORIES GmbH, P-D Refractories GmbH filed Critical P D REFRACTORIES GmbH
Priority to DE102012219236.0A priority Critical patent/DE102012219236B4/de
Publication of DE102012219236A1 publication Critical patent/DE102012219236A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102012219236B4 publication Critical patent/DE102012219236B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/14—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/62204—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products using waste materials or refuse
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/62204—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products using waste materials or refuse
    • C04B35/62213—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products using waste materials or refuse using rice material, e.g. bran or hulls or husks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/06—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by burning-out added substances by burning natural expanding materials or by sublimating or melting out added substances
    • C04B38/063—Preparing or treating the raw materials individually or as batches
    • C04B38/0635—Compounding ingredients
    • C04B38/0645—Burnable, meltable, sublimable materials
    • C04B38/068—Carbonaceous materials, e.g. coal, carbon, graphite, hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
    • C04B2111/28—Fire resistance, i.e. materials resistant to accidental fires or high temperatures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3208—Calcium oxide or oxide-forming salts thereof, e.g. lime
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/327—Iron group oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3272—Iron oxides or oxide forming salts thereof, e.g. hematite, magnetite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3418—Silicon oxide, silicic acids, or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3427—Silicates other than clay, e.g. water glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/36—Glass starting materials for making ceramics, e.g. silica glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5208—Fibers
    • C04B2235/5216—Inorganic
    • C04B2235/522—Oxidic
    • C04B2235/5232—Silica or silicates other than aluminosilicates, e.g. quartz
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/72—Products characterised by the absence or the low content of specific components, e.g. alkali metal free alumina ceramics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/72—Products characterised by the absence or the low content of specific components, e.g. alkali metal free alumina ceramics
    • C04B2235/725—Metal content
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/77—Density

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines gebrannten feuerfesten SiO-reichen Feuerleichsteines mit größer 80 Gew.-% SiO, einer Rohdichte kleiner gleich 0,5 g/cmund einer Klassifikationstemperatur größer gleich 1300 °C auf der Grundlage von Ausbrennstoffen, SiO-reichen Leichtfüllstoffen, faserförmiger biogener Kieselsäure und feinkörnigen Silikarohstoffen, wobei eine Grundmischung aus 60-80 Gew.-%, Ausbrennstoffen und 20-40 Gew.-%, feinkörnigem, feuerfesten Silikarohstoff oder Silikarohstoffgemisch mit bezogen auf diese Grundmischung zusätzlich 2-10 Gew.-% eines, beim Steinbrand schmelzenden Leichtfüllstoffes oder Leichtfüllstoffgemisches mit einem SiO-Gehalt von größer gleich 93 Gew.-% und 5-20 Gew.-% faserförmiger biogener Kieselsäure unter Zusatz eines CaO-haltigen Bindemittels, eines organischen Presshilfsmittels und Wasser vermischt wird, zu Steinformkörpern gepresst, getrocknet und bei Temperaturen oberhalb 1200 °C, gebrannt wird, wobei der verwendete feinkörnige, feuerfeste Silikarohstoff aus Quarzsand und/oder Quarzmehl und/oder amorphem SiOund/oder recyceltes Silikasteinmaterial besteht.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gebrannten, ultraleichten feuerfesten Leichtsteines mit größer 80 Gew.-% SiO2, einer Rohdichte von kleiner gleich 0,5 g/cm3 und einer Klassifikationstemperatur von größer gleich 1300 °C für die Wärmedämmung von Öfen, insbesondere von Silikaglaswannengewölben.
  • Zum Beispiel werden die Gewölbe von Glasschmelzwannen, welche aus dichten Silikasteinen bestehen, üblicherweise in mehreren Lagen mit feuerfesten Leichtsteinen (Feuerleichtsteinen) zur Verminderung von Wärmeverlusten abgedeckt. In der Regel geschieht dieses erst nach dem Antempern des Gewölbes. Als Faustregel gilt, dass mit abnehmendem Rohdichte (Raumgewicht) der Feuerleichtsteine analog auch die Wärmeleitfähigkeit abnimmt und somit auch letztendlich die Wärmeverluste reduziert werden. Während des Einsatzes in der Glasschmelzwanne werden die dichten Silikasteine in Abhängigkeit von den vorherrschenden Ofenraumbedingungen mehr oder weniger stark korrodiert, unter anderem dadurch gekennzeichnet, dass deren Steindicke sukzessive abnimmt. Hierdurch bedingt nimmt die Temperaturbeanspruchung der Leichtsteine von ca. 1000 °C (bei hoher Wärmedämmung) auf über 1200 °C zu. Eine wichtige Anforderung an Leichtsteine ist daher, dass diese in diesem Temperaturbereich keine zu starke Neigung zum Schwinden oder Wachsen oder zur Rißbildung aufweisen. Des Weiteren ist bei hohen Temperaturen zu vermeiden, dass die Leichtsteine mit den dichten Silikasteinen reagieren und diese schädigen. Bei starkem Abschmelzen des Gewölbes aus dichten Silikasteinen bis hin zur Ausbildung sog. Rattenlöcher können auch partiell die Leichtsteine korrodieren, im schlimmsten Fall schmelzen diese infolge einer Reaktion mit zugeführten Fremdbestandteilen und die dabei entstehenden Schmelzflüsse tropfen in die Glasschmelze. Hierbei ist z. B. auch ein großer Vorzug Si-O2-reicher Leichtsteine deren gutartiges Auflösungsverhalten in der Glasschmelze.
  • Feuerleichsteine werden auf der Grundlage der Bestimmung der bleibenden Längenänderung nach Temperatureinwirkung klassifiziert (EN 1094). Die Klassifikationstemperatur ist dabei die Temperatur, bei der die ermittelte Längenänderung kleiner gleich 2 % beträgt.
  • Bei der Herstellung von gebrannten, feuerfesten Leichtsteinen nach dem sogenannten Ausbrennverfahren werden Ausbrennstoffe, d. h., organische Materialien wie z. B. feingemahlenes Sägemehl oder Koks, mit körnigen Silikarohstoffen und Kalkmilch gemischt, geformt und bei Temperaturen von ca. 1420 °C bis 1480 °C gebrannt. Körnige Silikarohstoffe sind Quarzsande, Quarzmehle und vereinzelt recyceltes Silikasteinmaterial (CN Refractories Special Issues, Vol. 5, 2001, S. 29). Die Porosität und Porenstruktur der Silika- Feuerleichtsteine werden dabei durch die Art und Menge der zugesetzten Ausbrennstoffe bestimmt, da diese beim Brand verbrennen und einen entsprechenden Porenraum hinterlassen. Der Brand gestaltet sich bei diesem Herstellungsverfahren wegen der Ausbrennstoffe als schwierig, insbesondere bei hohem Versatzanteil oder bei hohen Gesamtmengen an Ausbrennstoffen im Brennaggregat oder hohem Heizwert der Silikarohstoff-Ausbrennstoff-Gemische, weil Rissbildung und das Auftreten sog. schwarzer Kerne vermieden werden muss. Außerdem muss die nach dem Steinbrand verbleibende Asche des Ausbrennstoffes im Hinblick auf Menge und chemische Zusammensetzung beachtet werden, damit die Heißeigenschaften des Silika-Feuerleichtsteines nicht negativ beeinflusst werden. Der SiO2- Gehalt derartig hergestellter Silika-Feuerleichtsteine beträgt größer gleich 90 %, die erzielbare Minimal-Steinrohdichte liegt bei geringfügig oberhalb 0,6 g/cm3, welches einem maximal darstellbaren Zusatz an Ausbrennstoffen von ca. 50 Gew.-% entspricht.
  • In der DD 155 982 A1 werden feuerfeste, vorgeformte Wärmeisolierstoffe mit einer niedrigen Rohdichte aus billigen, leicht zugänglichen Stoffen, die ein hohes Wärmedämmvermögen besitzen, für den Einsatz in Öfen oder anderen wärmeerzeugenden oder wärmespeichernden Vorrichtungen beschrieben. Die DE 198 09 590 A1 betrifft einen Feuerfestformkörper für die Auskleidung der Verschlüsse und Brennkammerböden von in Niedertemperaturbereich mit Taupunktunterschreitung betriebenen Heizkesseln. Die in den beiden Druckschriften genannten Feuerleichtsteine unterscheiden sich in den verwandten Zusammensetzungen (weniger SiO2- reich) und den Kombinationen der in der vorliegenden Erfindung verwendeten weiteren wesentlichen Rohstoffe.
  • In der DE 33 26 271 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung von Feuerleichtsteinen u. a. auf der Rohstoffbasis von feinkörnigem amorphem SiO2beschrieben, wonach ein Gemisch aus einem Schlicker und einem Schaum geformt, getrocknet und bei Temperaturen von 1100 °C bis 1500 °C gebrannt wird. Durch gezieltes Mischen von Schaum und Schlicker wird die gewünschte Porosität eingestellt. Entsprechend der Druckschrift müssen bei den nach diesem Verfahren hergestellten Leichtsteinen allerdings zusätzlich sämtliche Oberflächen in einer Stärke von 1-10 mm abgetrennt werden, um in ihren Eigenschaften über den ganzen Querschnitt homogene und maßgenaue Steine zu erhalten.
  • Es ist weiterhin bekannt ( WO 2004/085334 A1 ), Silika-Feuerleichtsteine unter Verwendung eines sehr hohen Anteiles an landwirtschaftlicher Abfallasche wie Reisschalenasche von 70 bis 95 % und eines CaO-haltigen Bindemittels (1 bis 10 %) und wahlweise unter Zusatz eines Metalloxides bzw. Metalloxidgemisches (< 3 %) herzustellen. Die gepressten und getrockneten Steine werden bei einer Temperatur oberhalb von 1.200 °C gebrannt. Die Art und Menge der verwendeten landwirtschaftlichen Abfallasche bestimmt hierbei die Porosität bzw. Rohdichte des Steines. Hierbei zu beachten ist allerdings, dass die landwirtschaftlichen Aschen hinsichtlich ihrer Eigenschaften, insbesondere der chemischen Zusammensetzung, starken natürlichen Schwankungen unterworfen sind. Aufgrund des erforderlichen hohen Asche-Versatzanteiles zeigen daher auch die gemäß der Patenschrift hergestellten Leichtsteine adäquate Schwankungen in den Eigenschaftswerten.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges Verfahren zur Herstellung von Feuerleichtsteinen mit einem SiO2-Gehalt größer 80 % und einer sehr geringen Rohdichte von kleiner 0,5 g/cm3, bei welchem Leichtsteine mit hoher Anwendungstemperatur und, entsprechend der niedrigen Steinrohdichte, mit einem hohen Wärmedämmvermögen hergestellt werden können, wobei auch bei Temperaturen oberhalb 1.400 °C keine Reaktionen mit dichten Silikasteinen auftreten. Des Weiteren wird eine Festigkeit der Steine derart angestrebt, dass diese beim späteren zustellungsbedingten Handling keine Zerstörung in Form von Ecken- und Kantenabbrüchen aufweisen.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe in ihrer allgemeinsten Ausführungsform dadurch gelöst, dass man eine Grundmischung, bestehend aus
    60-80 Gew.-%, vorzugsweise 65-75 Gew.-% Ausbrennstoffen, wie z. B. Koks, und 20-40 Gew.-%, vorzugsweise 25-35 Gew.-% feinkörnigen feuerfesten Silikarohstoffen, wie Quarzsand und/oder Quarzmehl und/oder amorphes SiO2 und/oder recyceltes Silikasteinmaterial,
    mit bezogen auf diese Grundmischung zusätzlich
    2-10 Gew.-% eines beim Steinbrand schmelzenden Leichtfüllstoffes oder Leichtstoffgemisches mit einem SiO2-Gehalt von größer gleich 93 Gew.-%, wie expandierter Perlite (Blähperlite) und/oder Flugasche, und 5-20 Gew.-%, vorzugsweise 7,5-15 Gew.-% faserförmiger biogener Kieselsäure, wie Reisschalenasche, unter Zusatz eines CaO-haltigen Bindemittels, wie Kalkmilch, eines organischen Presshilfsmittel, wie Sulfitablauge oder Melasse, und Wasser vermischt, zu Steinen abformt, trocknet und bei Temperaturen oberhalb 1200 °C, vorzugsweise 1300-1500 °C brennt.
  • Die Erfindung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht insbesondere darin, dass geeignete, sich vorteilhaft ergänzende Porosierungsmittel, welche ein unterschiedliches Brennverhalten aufweisen, eingesetzt werden.
    Überraschender Weise hat sich gezeigt, dass Reisschalenasche zum Einen aufgrund seiner hohen Eigen-Porosität den Ausbrand der hohen Menge an Ausbrennstoffen begünstigt, ein Auftreten „Schwarzer Kerne“ wird vermieden und der Brennprozess ist besser steuerbar und zum Anderen aufgrund seiner faserigen Beschaffenheit und feuerfesten Eigenschaften eine wichtige Stützfunktion für das Steingefüge beim Steinbrand ausübt. Die Reisschalenasche hat nach einem bevorzugten Merkmal der Erfindung eine Zusammensetzung von:
    SiO2  87-96 Gew.-%,
    Al2O3  0,1-2 Gew.-%,
    Fe2O3  0,1-2 Gew.-%,
    Glühverlust 0,1-9 %,
    TiO2, CaO, MgO, K2O, Na2O, P2O5 Rest.
  • Der eingesetzte Leichtfüllstoff bzw. das Leichtfüllstoffgemisch muß in der Lage sein, beim Steinbrand zu schmelzen. Dieses wird durch den erfindungsgemäßen Brenntemperaturbereich sichergestellt. Durch das Schmelzen entstehen in vorteilhafter Weise zusätzliche Hohlräume resp. Poren und des Weiteren wird aufgrund der Reaktion von Schmelze mit den feinkörnigen Silikarohstoffen eine angestrebte Zunahme der Steinfestigkeit erreicht.
    Durch Zugabe eines CaO-haltigen Bindemittels in Kombination mit einem organischen Presshilfsmittel wird eine ausreichende Grünfestigkeit des Steinformkörpers gewährleistet. Bei SiO2-reichen Materialien bewirkt ein CaO-Zusatz bekanntermaßen keine merkliche Erniedrigung der Feuerfestigkeit.
  • Die folgenden Beispiele werden zur Veranschaulichung angegeben und sind nicht dazu gedacht, den Schutzumfang der Erfindung einzuschränken.
  • Beispiele 1-2
  • Wie in der Tabelle 1 aufgeführt, wurden die Rohstoffkomponenten unter Zugabe, bezogen auf die aus Koks und Quarzmehl bestehende Grundmischung, von 4-6 Gew.-% Sulfitablauge, 4 Gew.-% Kalkhydrat und Wasser in einem Intensivmischer gemischt. Die Feuchte der Mischungen betrug 12-16 Gew.-%. Die Mischungen wurden auf einer hydraulischen Presse zu Steinen bei verschiedenen Grünrohdichten abgeformt. Die getrockneten Steine (24 h bei 110 °C) wurden bei einer Temperatur von 1440 bis 1460 °C gebrannt. Die ermittelten Eigenschaften der Werkstoffmuster sind in der Tabelle 1 wiedergegeben. Bei der Bestimmung der Klassifikationstemperatur diente als Unterlage für die Werkstoffmuster dichtes Silikasteinmaterial, eine Reaktion zwischen den Werkstoffmustern und der Unterlage hatte nicht stattgefunden. Tabelle 1
    Rohstoff in Gew.-% 1 2
    Quarzmehl 0-0,5 mm 30 30
    Koks 0-1 mm 70 70
    Reisschalenasche 10 10
    Blähperlite 5 ---
    Flugasche --- 4
    Eigenschaften
    Grünrohdichte (g/cm3) 1,19 1,28
    SiO2 (Gew.-%) 85,4 83,7
    Rohdichte g/cm3%) 0,45 0,46
    Kaltdruckfestigkeit (MPa) 0,6 0,5
    Klassifikationstemperatur (°C) 1500 1500

Claims (4)

  1. Verfahren zur Herstellung eines gebrannten feuerfesten SiO2-reichen Feuerleichsteines mit größer 80 Gew.-% SiO2, einer Rohdichte kleiner gleich 0,5 g/cm3 und einer Klassifikationstemperatur größer gleich 1300 °C auf der Grundlage von Ausbrennstoffen, SiO2-reichen Leichtfüllstoffen, faserförmiger biogener Kieselsäure und feinkörnigen Silikarohstoffen, wobei eine Grundmischung aus 60-80 Gew.-%, Ausbrennstoffen und 20-40 Gew.-%, feinkörnigem, feuerfesten Silikarohstoff oder Silikarohstoffgemisch mit bezogen auf diese Grundmischung zusätzlich 2-10 Gew.-% eines, beim Steinbrand schmelzenden Leichtfüllstoffes oder Leichtfüllstoffgemisches mit einem SiO2-Gehalt von größer gleich 93 Gew.-% und 5-20 Gew.-% faserförmiger biogener Kieselsäure unter Zusatz eines CaO-haltigen Bindemittels, eines organischen Presshilfsmittels und Wasser vermischt wird, zu Steinformkörpern gepresst, getrocknet und bei Temperaturen oberhalb 1200 °C, gebrannt wird, wobei der verwendete feinkörnige, feuerfeste Silikarohstoff aus Quarzsand und/oder Quarzmehl und/oder amorphem SiO2 und/oder recyceltes Silikasteinmaterial besteht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Grundmischung aus 65 - 76 Gew.-% Ausbrennstoffen und 25 - 35 Gew.-% feinkörnigem, feuerfesten Silikarohstoff oder Silikarohstoffgemisch mit bezogen auf diese Grundmischung zusätzlich 2 - 10 Gew.-% eines SiO2-reichen, beim Steinbrand schmelzenden Leichtfüllstoffes oder Leichtfüllstoffgemisches und 7,5 - 15 Gew.-% faserförmiger biogener Kieselsäure unter Zusatz eines CaO-haltigen Bindemittels, eines organischen Presshilfsmittels und Wasser vermischt wird, zu Steinformkörpern gepresst, getrocknet und bei 1300 - 1500 °C gebrannt wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendete faserförmige biogene Kieselsäure Reisschalenasche ist, die folgende Zusammensetzung aufweist: SiO2   87-96 Gew.-%, Al2O3   0,1-2 Gew.-%, Fe2O3   0,1-2 Gew.-%, Glühverlust 0,1-9 %, TiO2, CaO, MgO, K2O, Na2O, P2O5 Rest.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der verwendete SiO2-reiche Leichtfüllstoff aus expandiertem Perlite und/oder Flugasche besteht.
DE102012219236.0A 2012-10-22 2012-10-22 Verfahren zur Herstellung eines feuerfesten, ultraleichten, SiO2-reichen Leichtsteines Active DE102012219236B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012219236.0A DE102012219236B4 (de) 2012-10-22 2012-10-22 Verfahren zur Herstellung eines feuerfesten, ultraleichten, SiO2-reichen Leichtsteines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012219236.0A DE102012219236B4 (de) 2012-10-22 2012-10-22 Verfahren zur Herstellung eines feuerfesten, ultraleichten, SiO2-reichen Leichtsteines

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102012219236A1 DE102012219236A1 (de) 2014-04-24
DE102012219236B4 true DE102012219236B4 (de) 2020-06-10

Family

ID=50437031

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102012219236.0A Active DE102012219236B4 (de) 2012-10-22 2012-10-22 Verfahren zur Herstellung eines feuerfesten, ultraleichten, SiO2-reichen Leichtsteines

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102012219236B4 (de)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013218689A1 (de) * 2013-09-18 2015-03-19 Wacker Chemie Ag Kieselsäure-Mischungen und ihre Verwendung als Wärmedämmmaterial
CN104291765A (zh) * 2014-08-20 2015-01-21 临汾市尧都区宏基粉煤灰制砖厂 一种方砖及其制备工艺
CN104876597B (zh) * 2015-05-08 2017-04-05 辽宁中镁高温材料有限公司 一种纳米级基质结合高性能电熔镁钙砖及其制造方法
CN104891970B (zh) * 2015-05-20 2017-01-11 南通路博石英材料股份有限公司 一种石英陶瓷坩埚的制作方法
DE102016112039B4 (de) * 2016-06-30 2019-07-11 Refratechnik Holding Gmbh Wärmedämmende Platte, insbesondere Abdeckplatte für Metallschmelzen, sowie Verfahren zur Herstellung der Platte und deren Verwendung
CN110981509B (zh) * 2019-12-16 2022-04-15 江苏诺明高温材料股份有限公司 一种低成本低需水量硅质热补料的制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD155982A1 (de) 1980-10-09 1982-07-21 Barbara Matschiner Feuerfeste vorgeformte waermeisolierstoffe
DE3326271A1 (de) 1983-07-21 1985-02-14 Didier-Werke Ag, 6200 Wiesbaden Verfahren und dessen anwendung zur herstellung eines feuerleichtsteines
DE19809590A1 (de) 1998-03-06 1999-09-23 Viessmann Werke Kg Feuerfestformkörper
WO2004085334A1 (en) 2003-03-26 2004-10-07 Jajanya Datta Panda A composition for the manufacture of silica insulating refractory brick

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD155982A1 (de) 1980-10-09 1982-07-21 Barbara Matschiner Feuerfeste vorgeformte waermeisolierstoffe
DE3326271A1 (de) 1983-07-21 1985-02-14 Didier-Werke Ag, 6200 Wiesbaden Verfahren und dessen anwendung zur herstellung eines feuerleichtsteines
DE19809590A1 (de) 1998-03-06 1999-09-23 Viessmann Werke Kg Feuerfestformkörper
WO2004085334A1 (en) 2003-03-26 2004-10-07 Jajanya Datta Panda A composition for the manufacture of silica insulating refractory brick

Also Published As

Publication number Publication date
DE102012219236A1 (de) 2014-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012219236B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines feuerfesten, ultraleichten, SiO2-reichen Leichtsteines
DE102013020732C9 (de) Verwendung eines grobkeramischen, feuerfesten Erzeugnisses
DE102006007781B4 (de) Grobkeramischer feuerfester Versatz sowie feuerfestes Erzeugnis daraus
DE112007003441B4 (de) Zusammensetzung für Keramikerzeugnisse mit Kohlenstoffschicht und Verfahren zur Herstellung von Keramikerzeugnissen unter Verwendung derselben
DE3306423C2 (de)
EP1572399A1 (de) Abdeckmittel für eine topschlacke, verfahren zu seiner herstellung und verwendung des abdeckmittels
DE2836691A1 (de) Siliciumdioxid-ziegelsteine und verfahren zu ihrer herstellung
DE19543430C2 (de) Zweischichtstein und Verfahren zu seiner Herstellung
DE2339139C3 (de) Verfahren zur Herstellung eines feuerfesten keramischen Isoliersteins
DE1571614A1 (de) Feuerfeste Formsteine und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE1471227A1 (de) Basisches feuerfestes Erzeugnis und Verfahren zu seiner Herstellung
DE19542700C2 (de) Großformatiger Schamottestein, insbesondere Zinnbadbodenstein, und Verfahren zu seiner Herstellung
DE2213231C3 (de) Verfahren zur Herstellung von gebrannten Blähton-Produkten
AT394038B (de) Verfahren zur herstellung eines gebrannten, feuerfesten magnesiasteins auf der grundlage von sintermagnesia und feinverteiltem zirkonsilikat
AT369723B (de) Verfahren zur herstellung eines neuen baustoffes
DE2325946A1 (de) Gebrannter feuerfester stein
DE2604793B2 (de) Schaumkeramikelement sowie Verfahren zu seiner Herstellung
JPH11246279A (ja) 軽量セラミックスおよびその製造方法
DE2906530A1 (de) Feuerfestes material
DE1646398A1 (de) Verfahren zum Herstellen von waermeisolierenden schwerschmelzbaren Produkten
DE1275936B (de) Gegen Wasserstoff bei hohen Temperaturen bestaendiges keramisches Isoliermaterial
EP0043172B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Ziegelsteinen
DE637812C (de) Feuerfester Stoff
AT113330B (de) Verfahren zur Erzeugung keramischer Produkte aus alkalifreien Magnesiumsilikaten.
DE1571301C3 (de) Verfahren zur Herstellung von halbfeuerfesten Isoliersteinen

Legal Events

Date Code Title Description
R082 Change of representative

Representative=s name: PATENTANWAELTE BRESSEL UND PARTNER MBB, DE

R012 Request for examination validly filed
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: P-D REFRACTORIES GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: P-D REFRACTORIES GMBH DR. C. OTTO, 44879 BOCHUM, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: PATENTANWAELTE BRESSEL UND PARTNER MBB, DE

R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final