DE1182576B

DE1182576B - Mineralisch gebundener Werkstoff

Info

Publication number: DE1182576B
Application number: DEK40180A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Dr Joseph Cremer; Dipl-Chem Dr Franz Rodis
Original assignee: Knapsack AG
Current assignee: Knapsack AG
Priority date: 1960-03-16
Filing date: 1960-03-16
Publication date: 1964-11-26
Also published as: US3252813A

Description

Mineralisch gebundener Werkstoff Die vorliegende Erfindung betrifft einen mineralisch gebundenen Werkstoff für die Auskleidung und Anfertigung von Bauteilen, beispielsweise Schlackenrinnen und -tiegeln, wie sie bei der Herstellung geschäumter Schlacke, etwa nach dem deutschen Patent 1068 608, und auch zum Transport schmelzflüssiger mineralischer Stoffe benötigt werden.
Es sind mineralisch gebundene Werkstoffe bekanntgeworden, die außer einem hydraulischen Bindemittel ebenfalls Kohlenstoff enthalten. In dem einen Fall werden z. B. auf 25 Gewichtsteile Zement höchstens 5 Gewichtsteile Kohlenstoff mit Zusatz einer in Wasser unlöslichen Borverbindung verwendet. Dazu kann noch ein Zusatz von Ton treten.
Nach einem anderen Vorschlag wird ein Gemisch von Graphit und Siliziumcarbid mit Teer, Pech oder Melasse hergestellt, geformt und geglüht.
Bekannt ist auch ein Gemisch von Koks, Ton und in situ gebildeten Aluminiumphosphatkristallen. Diese Werkstoffe sind für die Herstellung feuerfester Auskleidungen von Glüh- und Schmelzöfen bestimmt.
Schließlich ist noch ein Verfahren zum Verbinden der Kohleblöcke von kontinuierlichen, bei der Schmelzlußelektrolyse zu verwendenden Elektroden bekanntgeworden, nach dem zwischen die einzelnen vorgebrannten Kohleblöcke eine dünne Schicht aus unggebrannter Elektrodenmasse eingebracht wird. Diese Schicht kann auch selbsthärtende, vorzugsweise anorganische Stoffe, wie z. B. Zement, enthalten.
Die vorstehend beschriebenen Werkstoffe erfordern zum Teil zu ihrer Fertigstellung eine besondere Wärmebehandlung und sind in jedem Falle nur in trockener Hitze verwendbar.
Die Schlackenschäumverfahren bestehen im wesentlichen darin, daß schmelzflüssige Schlacke auf Unterlagen geleitet wird, die durch ihre Beschaffenheit, z. B. ihre Porosität, oder durch eingebettete, mit Bohrungen versehene Rohrleitungen eine Berührung zwischen der schmelzflüssigen Schlacke und Wasser bzw. Wasserdampf ermöglichen. Um ein Anhaften der Schlacke und damit eine unvermeidliche, fortschreitende Zerstörung der Unterlage zu verhindern, arbeitet man entweder mit einem Wasserüberschuß und nimmt dann die dadurch bedingte Qualitätsverschlechterung der Schaumschlacke in Kauf oder man verwendet, was vorzuziehen ist, als Unterlage porösen Kohlenstoff, der mit Wasser getränkt gehalten wird. Solche Platten, die von der Industrie bezogen werden können, bestehen aus Kohle- oder Koksteilchen, die durch ein Kohlenstoffgerüst, wie es bei der Verkokung der als Bindemittel verwendeten organischen Stoffe (Teer und Pech) entsteht, zusammengehalten werden.
Es zeigt sich aber, daß in der Praxis immer wieder einzelne Kohleplatten hydrophob sind und Wasser entweder gar nicht oder nur örtlich begrenzt aufnehmen. Diese Erscheinung führt zu erheblichen betrieblichen Schwierigkeiten, insbesondere zu einer schnellen Zerstörung der betreffenden Kohleplatte als Folge thermischer Überbeanspruchung.
Es wurde nun gefunden, daß sich ein mineralisch gebundener, poröser, wasserdurchlässiger und durch Ausbildung einer Dampfhaut geschützter Kohlewerkstoff für die Anfertigung von Bauteilen und zur Auskleidung von zur Schäumung und zum Transport von schmelzflüssigen Schlacken bestimmten Schlakkenrinnen, Schlackentiegeln und dergleichen besonders gut geeignet. Dieser den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildende Kohlewerkstoff besteht aus 700 bis 1000 Gewichtsteilen Koks mit einer Körnung bis zu etwa 4 mm Durchmesser und 100 bis 600 Gewichtsteilen Bindemittel aus hydraulisch abgebundenen Stoffen, wie Tonerde-Schmelzzement u. dgl.
Dieser Kohlewerkstoff kann entweder zur Herstellung von Fertigteilen oder aber in noch bildsamen Zustand als Stampfmasse verwendet werden.
Infolge der Kapillaraktivität und der idealen B.enetzbarkeit des mineralischen Bindegerüstes durch Wasser sind die aus dem erfindungsgemäßen Werkstoff hergestellten Teile immer hydrophil. Der Kohlenstoff anteil des Werkstoffes verhindert dabei das Anhaften der Schlacke, da Kohlenstoff _insbesondere durch schmelzflüssige mineralische Stoffe nicht benetzbar ist.
Was aber in ganz besonderem Maße das Anhaften der schmelzflüssigen Schlacke verhindert, ist die als Leidenfrostsches Phänomen bekannte Dampfhaut, die sich beim Auftreffen der heißen Schlacke auf den erfindungsgemäßen Werkstoff im Falle der Schlackenschäumung aus dem Tränkwasser und im Falle der Verwendung des Werkstoffes, z. B. zur Auskleidung von Schlackentiegeln, aus dem frei werdenden Hydratwasser des hydraulischen Bindemittels bildet und eine unmittelbare Berührung zwischen Sehlacke und Werkstoff verhindert.
Durch die Möglichkeit, die Korngrößen des Kokses in weiten Grenzen zu ändern, sowie durch regelbare Verdichtung kann die Haufwerksporigkeit leicht beeinflußt werden. Dabei erweist es sich außerdem als günstig, daß z. B. Koks Eigenporosität aufweist.
Schwierigkeiten durch Verstopfung der Poren, wie sie bei den Kohleplatten auf die nicht ganz auszuschließenden chemischen Reaktionen an der Phasengrenze der wasserhaltigen Auskleidung und der schmelzflüssigen Schlacke und auf das Aufkonzentrieren der dabei entstehenden löslichen Verbindungen infolge der periodischen Verarmung der Auskleidung an Wasser zurückzuführen sind, spielen bei der Wohlfeilheit des erfindungsgemäßen Werkstoffs keine Rolle. Man kann daher Bauteile, z. B. Platten, aus dem erfindungsgemäßen Werkstoff geradezu als »Wegwerfplatten« bezeichnen.
Bei Auskleidungen, auf denen die schmelzflüssige Schlacke geschäumt wird, muß das Porenvolumen ungeachtet der damit zwangläufig verbundenen Einbuße an Festigkeit relativ groß sein, damit ein genügend großer Vorrat an Tränkwasser gespeichert werden und nach Maßgabe des Verbrauchs schnell an die von der Schlacke bedeckte Oberfläche der Auskleidung diffundieren kann.
Bei der Auskleidung von Schlackenrinnen oder -tiegeln, welche zum Transport dienen, soll dagegen das Porenvolumen klein sein, damit durch die wesentlich höhere Festigkeit ein günstigeres Verhalten gegen Verschleiß erzielt wird. Eine gewisse Porosität muß aber auch hier vorhanden sein, damit das Entweichen des aus dem Hydratwasser des hydraulischen Bindegerüstes stammenden Dampfes nicht behindert und Sprengwirkung vermieden wird.
Durch Auswahl geeigneter Koks- und Zementsorten, durch Variation der Kornzusammensetzung und durch entsprechende Verdichtung der Mischung läßt sich die Festigkeit des Werkstoffes variieren, wobei die Zementmenge wie bei normalem Beton bezüglich der geforderten Festigkeit und Dichtigkeit von ausschlaggebender Bedeutung ist.
Der Werkstoff wird wie ein herkömmlicher Stampfbeton hergestellt und verarbeitet. Man stellt dabei entweder in Dauerformen Teile her, beispielsweise Platten, die nach dem Abbinden als Fertigteile eingebaut werden, oder man verarbeitet den noch in bildsamem Zustand befindlichen Kohlenstoffbeton als Stampfmasse zur Herstellung von Auskleidungen, beispielsweise von Schlackenrinnen oder Tiegelböden. Das Einlegen einer z. B. aus Stahl bestehenden Armierung hat sich in beiden Fällen gut bewährt.

Zu diesen technologischen Vorteilen kommen noch die Vorzüge wirtschaftlicher Art, die sich aus dem niedrigen Preis des erfindungsgemäßen Werkstoffes, seiner einfachen Herstellung und Verarbeitung bei bester Anpassungsmöglichkeit an die jeweils vorliegenden Erfordernisse ergeben.

In nachstehender Tabelle ist der Einfluß der Kohlenstoffkörnung auf das Porenvolumen und damit auf die Wasseraufnahme einiger Kohlenstoffbetone zu ersehen.

Trocken- Wasseraufnahme Poren-

Kokskörnung wichte Ge- volumen

kg/m',; wichts- Volum- Volum-

mm (105° C) prozent Prozent Prozent

1,0 bis 2,0 1090 36 39 50

0,5 bis 2,0 1150 31 36 48

0,5 bis 1,0 1160 29 34 46

0,2 bis 4,0 1160 26 30 45

0,0 bis 2,0 1250 23 29 42

0,0 bis 1,2I 1420 16 23 I 33

Bei der Herstellung dieser Kohlenstoffbetone wurde nahezu gleiche Verdichtungsarbeit geleistet.

Claims

Patentansprüche: 1. Mineralisch gebundener, poröser, wasserdurchlässiger und durch Ausbildung einer Dampfhaut geschützter Kohlewerkstoff für die Anfertigung von Baustoffen zur Auskleidung von Schlackenrinnen, Schlackentiegeln u. dgl. für die Schäumung und den Transport von schmelzflüssigen Schlacken, dadurch gekennzeichnet, daß er aus 700 bis 1000 Gewichtsteilen Koks mit einer Körnung bis zu etwa 4 mm Durchmesser und 100 bis 600 Gewichtsteilen Bindemittel aus hydraulisch abgebundenen Stoffen, wie Tonerde-Schmelzzement u. dgl., besteht.
2. Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er in abgebundenem Zustand in Form von Fertigteilen verwendet wird.
3. Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er in noch bildsamem Zustand als Stampfmasse verwendet wird.
4. Werkstoff nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Zementgehalt von 300 bis 400 kg/ms besitzt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 863 999; USA.-Patentschrift Nr. 2 684 913; kanadische Patentschriften Nr. 262 893, 531487.