DE1571599C3 - Feuerfeste Masse - Google Patents
Feuerfeste MasseInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine feuerfeste Masse zur Auftragung auf die Verwendungsstelle
durch Spritzen aus einer Mischung von feuerfesten Körnern mit Bindemittel und 1 bis 5 % Bentonit.
Die Hauptmenge an feuerfesten Materialien, die für Industrieöfen, z. B. Hochöfen, Siemens-Martinöfen, Drehofen für die Zementherstellung, Lichtbogenelektroöfen
u. dgl. eingesetzt werden, wird gewöhnlich in Form von geformten Blöcken, beispielsweise
gebrannten oder ungebrannten (z. B. chemisch gebundenen) Steinen verwendet. Daneben hat sich
jedoch insbesondere in den letzten Jahren eine zunehmende Verwendung von feuerfesten Materialien
in loser oder granulierter Form ausgebildet. Eine der üblichen Arten der Verwendung von losen oder granulierten
feuerfesten Materialien ist das Aufspritzen. Bei diesem Verfahren wird das granulierte Material
durch eine Düse ausgestoßen, wobei es mit einer relativ geringen, jedoch gesteuerten Menge Wasser befeuchtet
wird. Das feuchte Material prallt auf eine Wand oder eine sonstige Oberfläche auf, die mit der
feuerfesten Masse überzogen werden soll.
Für eine zum Aufspritzen eingesetzte Mischung ist die Fähigkeit wesentlich, daß sie bei Zimmertemperatur
sehr schnell abbindet bzw. fest wird. Außerdem muß eine Mischung, die auf eine vertikale Wand aufgespritzt
werden soll, sogleich beim Auftreffen eine ausreichende Haftfähigkeit haben, damit sie an der
Wand klebt und in dieser Anordnung an der vertikalen Fläche haften bleibt. Ferner muß ein nachfolgend
als Deckschicht auf die frisch aufgespritzte Masse aufgebrachtes Material an dieser Masse klebenbleiben
und darf nicht an der Wand heruntertropfen oder sich davon ablösen.
Eine der Substanzen, die als Bindemittel für derartige Massen bei Kalthärtung oder die Erhärtung
bei Zimmertemperatur verbreitete Anwendung gefunden hat, ist Natriumsilikat. Diese Substanz ist eine
. wasserlösliche Verbindung von Natriumoxyd (Na2O) und Siliciumdioxyd (SiO2) und ist im Handel in zahlreichen
chemischen Zusammensetzungen erhältlich, die untereinander bezüglich der Menge an Na2O und
SiO2 differieren.
Die Verwendung von Natriumsilikat als Bindemittel für aufzuspritzende feuerfeste Mischungen ist
ίο z.B. aus der französischen Patentschrift 13 64 596
bekannt, wo ein Verhältnis von Na2O/SiO, zwischen
1:2, vorzugsweise zwischen 1:1,9 verwendet wird.
Aus wenigstens zwei Gründen ist es indessen erwünscht,
ein Natriumsilikat mit hohem Kieselsäuregehalt (z. B. ein Natriumsilikat, das wenigstens 2 Gewichtsteile
SiO2 je Gewichtsteil Na2O enthält) einzusetzen.
Einmal wird durch Einsatz eines Materials mit weniger Natriumoxyd und mehr Kieselsäure ein
im Ganzen besser feuerfestes Produkt erhalten. Zum anderen ist ein Material mit höherem Kieselsäuregehalt
leichter erhältlich und weniger kostspielig.
Materialien mit hohem Kieselsäuregehalt haben jedoch gewisse Nachteile. Sie lösen sich langsamer in
Wasser als Natriumsilikate mit geringerem Gehalt an SiO2 (und entsprechend höherem Na2O-Gehalt). Dies
ist ein besonderer Nachteil bei aufzuspritzenden Mischungen, weil diese dann an den Wänden nicht
halten. Es kommt hinzu, daß Natriumsilikate mit hohem Kieselsäuregehalt langsamer zu einer harten
Bindung erstarren.
Das Ziel der Erfindung besteht demgemäß in der Schaffung einer durch eine Spritzeinrichtung aufbringbaren
feuerfesten Masse mit einem hohen Verhältnis SiO2/Na2O im Bindemittel.
Es wurde nun gefunden, daß sich eine solche feuerfeste Masse ergibt, wenn das Bindemittel aus 1 bis
5 % eines Natriumsilikats, das wenigstens 2 Gewichtsteile SiO2 je Gewichtsteil Na2O enthält, und 0,2 bis
1,2% eines in Wasser löslichen Alkaliphosphates besteht.
Diese Mischung ergibt eine schnelle Auflösung des Bindemittels und eine nachfolgende rasche Abbindung,
verbunden mit einer guten Anfangfestigkeit.
Daß der Zusatz von Alkaliphosphaten für die Widerstandsfähigkeit von Bindemitteln auf Silikatbasis an sich förderlich sein kann, ist aus der französischen Patentschrift 8 07 384 bekannt.
Daß der Zusatz von Alkaliphosphaten für die Widerstandsfähigkeit von Bindemitteln auf Silikatbasis an sich förderlich sein kann, ist aus der französischen Patentschrift 8 07 384 bekannt.
Für die erfindungsgemäße feuerfeste Masse können als feuerfeste Gesteinskörner beliebige dichte feuerfeste
Granulate entsprechender Körnung vorhanden sein, wie sie für diesen Zweck bekannt sind. Im allgemeinen
werden die Körnungen so gewählt, daß Mischungen mit abgestimmten Korngrößen entstehen,
die ein möglichst dicht gepacktes Produkt ergeben.
Als nicht saures feuerfestes Material, für das ein im Sinne der erfindungsgemäßeri Masse eingesetztes
Bindemittel besonders zweckmäßig ist, hat sich erfindungsgemäß insbesondere Periklas erwiesen.
Es können jedoch auch totgebrannter Magnesit, totgebrannter Dolomit, Chromiterz und Mischungen
dieser Stoffe untereinander verwendet werden.
Auch für andere feuerfeste Granulate kann das in der erfindungsgemäßen Masse enthaltene Bindemittel
verwendet werden, wie beispielsweise für kalzinierte Schamotte, kalziniertes Bauxit, Aluminiumoxyd
u. dgl.
Die in den erfindungsgemäßen Massen verwende-
ten Natriumsilikate werden in Pulverform eingesetzt. Die Pulver können wasserfrei oder teilweise hydratisiert
sein. Ein typisches Beispiel für ein solches Natriumsilikat mit einem Na2O/SiO2-Verhältnis von 1:2
hat folgende chemischen Analysenwerte: Na2O 27,0%, SiO2 54,0%, H2O 18,0%, wobei die restlichen
0,5% Verunreinigungen sind.
Als in den erfindungsgemäßen Massen enthaltene Phosphate können beliebige wasserlösliche Alkaliphosphate
verwendet werden.
Eine besonders vorteilhafte Klasse solcher Phosphate sind die Polyphosphate, die im allgemeinen
durch die chemische Formel
kalte Oberflächen, da sie, wenn man sie nach bekannten
Methoden aufspritzt, sich als ungewöhnlich gut anhaftendes Material erweisen, mit dem sich auf
eine vertikale Fläche relativ dicke Schichten an Material aufspritzen lassen. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen
Massen besteht darin, daß sie im kalten Zustand rasch abbinden. Ein weiterer Vorteil
ergibt sich daraus, daß die erfindungsgemäßen Massen mit Natriumsilikaten angesetzt werden können, die
ίο man bisher, weil sie zu langsam löslich sind, in aufzuspritzenden
Mischungen nicht verwenden konnte.
lvln + 2rnw3i +1'
wobei M ein Alkalimetall und η eine ganze Zahl bedeutet,
wiedergegeben werden.
Besonders bevorzugenswert sind Natriumpolyphosphate, weil diese leicht erhältlich und relativ wenig
aufwendig sind, verglichen mit anderen Alkaliphosphaten.
Erfindungsgemäß eignet sich innerhalb der bevorzugten Klasse der Alkaliphosphate besonders Natriumpolyphosphat,
Na5P3O10 (worin η = 3 in der
zuvor angegebenen Formel ist). Auch Tetranatriumpyrophosphat, Na4P2O^ (worin η = 2 in der zuvor
angegebenen Formel ist), ist geeignet.
Die in den erfindungsgemäßen Massen verwendeten Bentonite werden im rohen oder unkalzinierten
oder ungebrannten Zustand eingesetzt. Diese Bentonit-Tone sind für ihre kolloidalen und hydrophilen
Eigenschaften bekannt. Eine bevorzugte Gruppe dieser Materialien sind die sogenannten quellenden Bentonite,
wie sie beispielsweise aus Wyoming erhalten werden.
Obwohl bisher noch nicht vollständig erforscht ist, welche spezielle physikalische oder chemische Zusammenwirkung
der Bestandteile der erfindungsgemäßen Mischungen erfolgt, wird angenommen, daß die Zugabe von löslichen Alkaliphosphaten zu einem
Natriumsilikat mit hohem Kieselsäuregehalt sich dahingehend auswirkt, daß eine schnellere Lösung
des hochkieselsäurehaltigen Materials erfolgt, als dies möglich ist, wenn solches Material für sich allein mit
Wasser vermischt wird. Es leuchtet ein, daß zur Ausbildung einer Bindung, durch die die feuerfesten Teilchen
der erfindungsgemäßen Massen miteinander vereinigt werden, das vorhandene Natriumsilikat zunächst
in der Flüssigkeit in Lösung gehen muß. Es leuchtet ferner ein, daß, insbesondere bei aufzuspritzenden
Gemischen, die Ergebnisse um so besser sind, je schneller das Natriumsilikat in Lösung geht. Es
wurde ferner gefunden, daß durch die Verwendung von löslichen Alkaliphosphaten zusammen mit Natriumsilikaten
mit hohem Kieselsäuregehalt das Abbinden der Natriumsilikate zu einer zusammenhängenden
Bindung beschleunigt wird. Im Hinblick auf das Bentonit wird angenommen, daß lösliche Alkaliphosphate
das Bentonit schneller benetzen können und es klebrig machen, so daß auf einer vertikalen
Oberfläche mehr von dem aufgespritzten Material anklebt und bei einmaligem Aufspritzen eine feuerfeste
Auskleidung in größerer Dicke aufgebracht werden kann.
Man kann die erfindungsgemäßen feuerfesten Massen auf heiße oder kalte Ofenwände aufspritzen.
Besonders vorteilhaft sind sie für das Aufspritzen auf Beispiell
Die nachfolgenden Bestandteile
Die nachfolgenden Bestandteile
Periklas 13,0%
Chrom-Erz 82,7%
Bentonit 2,0%
Natriumsilikat (Na2O/SiO2 = 1:2) .... 1,9%
Natriumtripolyphosphat 0,4%
wurden mit etwa 11% Wasser in einer Ridley-Spritze, die bekannt ist, gemischt und auf eine vertikale
Fläche eines Ofens aufgespritzt. Das Chrom-Erz passierte in seiner Gesamtmenge ein Sieb mit einer Maschenweite
von 0,4699 mm (4 mesh screen), 57% wurden zurückgehalten auf einem Sieb mit einer
durchschnittlichen Maschenweite von 0,295 mm (48 mesh screen) und 14% gingen durch ein Sieb mit
einer durchschnittlichen Maschenweite von 0,074 mm (200 mesh screen) hindurch. Das Periklas passierte
in seiner Gesamtmenge ein Sieb mit einer durchschnittlichen Maschenweite von 0,589 mm (28 mesh
screen) und 62% gingen durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,074 mm (20 mesh screen)
hindurch. Das Gemisch zeigte während des Aufspritzens nur wenig Verstauben, und es war möglich,
einen Überzug in einer Dicke von etwa 23 cm aus dem aufgespritzten Material aufzubringen. Das Schüttgewicht
des aufgespritzten Materials (nach dem Trocknen bei 15O0C) betrug 2,5 g/cms. Von den
oben angegebenen Bestandteilen wurde eine weitere Mischung hergestellt, wobei die gleichen Verhältnismengen
eingesetzt wurden mit der Ausnahme, daß Natriumtripolyphosphat nicht zugesetzt und 3,5%
des gleichen Natriumsilikates angewendet wurde. Dieses Gemisch wurde in genau der gleichen Weise
auf eine Ofenoberfläche aufgebracht. Bei diesem zuletzt beschriebenen Versuch bildet sich eine größere
Menge Staub, und es löste sich eine größere Menge des Materials ab. Nachdem eine nur 10 cm oder
12,5 cm dicke Schicht auf die vertikale Wand aufgebracht worden war, fiel dieses bereits ab.
Beispiel II
Es wurde ein Gemisch aus folgenden Bestandteilen
Es wurde ein Gemisch aus folgenden Bestandteilen
Natriumsilikat
(Na2O/SiO2-Verhältnis 1: 3,22) 1,9%
Natriumtripolyphosphat 0,5%
Bentonit 2,0%
Rest Periklas-Körner, die in der Gesamtmasse ein Sieb mit einer lichten Maschenweite
von 0,4699 mm (4 mesh
screen) passierten und von denen 43%
durch ein Sieb mit einer lichten
Maschenweite von 0,295 mm (48 mesh
screen) hindurchgingen,
screen) passierten und von denen 43%
durch ein Sieb mit einer lichten
Maschenweite von 0,295 mm (48 mesh
screen) hindurchgingen,
hergestellt, und die Masse wurde unter Zusatz von 12 °/oWasser durch eine Spritzdüse auf eine heiße
Ofenwand aufgespritzt, wo sie eine feste, haftende Oberfläche bildete. Das Natriumsilikat, das in dieser
Mischung eingesetzt wurde, hatte folgende Zusammensetzung:
SiO2 = '61,8%; Na2O = 19,2%; H2O
= 18,5%; Verunreinigungen.= 0,5%.
Die erfindungsgemäßen Massen können auch noch andere an sich bekannte und dem Fächmann geläufige
verträgliche Bestandteile enthalten. So können beispielsweise Inhibitoren zur Verhinderung der Hydration,
wie beispielsweise wasserfreies Borat, oder ein Flußmittel zur Unterstützung der keramischen
Bindung bei hoher Temperatur^ wie die, bekannten Mittel z. B. Walzenschlacke, Fayalit, Aluminiumoxyd
oder flüchtige Kieselsäure, vorhanden sein. Das Gemisch kann gewünschtenfalls auch damit verträgliche
Kaltabbinder, wie Magnesiumsalze, Teer oder Pech enthalten. Es können beliebige gewünschte Zumischungen
solcher Zusätze vorgenommen werden.
Bei den in der Beschreibung und den Ansprüchen angegebenen Prozenten und Teilen handelt es sich,
sofern nicht anders gesagt, um Gewichtsprozente und Gewichtsteile. Die Analysenwerte von mineralischen
Bestandteilen sind in der üblichen Weise wiedergegeben, und zwar als Oxydzusammensetzungen, z.B.
SiO2, MgO usw., obgleich die Bestandteile tatsächlich in abweichenden Kombinationen, z. B. als Magnesiumsilikat,
anwesend sein können. Die Siebgrößen, von denen die Rede ist, sind gemäß der Tyler-Standard-Siebtabelle
angegeben, die in dem Chemical Engineers-Handbuch von Johji H. Perry, Editor-.
in-Chief, 3. Auflage, 1950, herausgegeben von McGraw Hill Book Company, auf S. 963 definiert
ist. Beispielsweise haben Körner, die ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,147 mm (100 mesh
screen) zu passieren vermögen, eine Größe von 147 Mikron, und solche, die ein Sieb mit einer lichten
Maschenweite von 0,074 mm (200 mesh screen) zu passieren vermögen, eine Größe von 74 Mikron.
Claims (5)
1. Feuerfeste Masse aus einer Mischung von feuerfesten Körnern mit Bindemitteln und 1 bis
5 % Bentonit, welche zur Auftragung durch Spritzen bestimmt ist und erst unmittelbar vor dem
Spritzen mit Wasser versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel aus
1 bis 5% eines Natriumsilikats, das wenigstens
2 Gewichtsteile SiO2 je Gewichtsteil Na2O enthält
und 0,2 bis 1,2% eines in Wasser löslichen Alkaliphosphates besteht. :
2. Feuerfeste Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als feuerfeste Körner solche
aus Periklas vorhanden sind.
3. Feuerfeste Masse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Alkaliphosphat
ein Polyphosphat vorhanden ist.
4. Feuerfeste Masse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Alkaliphosphat ein Natriumpolyphosphat
vorhanden ist.
5. Feuerfeste Masse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Natriumpolyphosphat
Natriumtripolyphosphat vorhanden ist.
Applications Claiming Priority (2)
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---|---|---|---|
DEK0058688 | 1966-03-11 | ||
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DE1571599C3 true DE1571599C3 (de) | 1976-09-23 |
Family
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19735448A1 (de) * | 1997-08-16 | 1999-02-18 | Budenheim Rud A Oetker Chemie | Schmelzbinder |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE19735448A1 (de) * | 1997-08-16 | 1999-02-18 | Budenheim Rud A Oetker Chemie | Schmelzbinder |
DE19735448B4 (de) * | 1997-08-16 | 2007-02-01 | Chemische Fabrik Budenheim Kg | Verwendung von kristallwasserfreiem saurem Alkaliphosphat als Schmelzbinder |
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