DE1571601B1 - Refractory products containing magnesia - Google Patents
Refractory products containing magnesiaInfo
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- 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
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine feuerfeste Mischung aus nicht sauren, feuerfesten Körnern, welche wenigstens 10 Gewichtsprozent feinstgekörnte Magnesia enthalten, als Grundbestandteil, und mit einem Magnesiums-alfat ergebenden Material, welches 0,5 bis 5 l)/(, Magnesiumsulfat, bezogen auf das Gewicht der feinstgekörnten Magnesia, ergibt.The invention relates to a refractory mixture of non-acidic, refractory grains, which contain at least 10 percent by weight of very fine-grained magnesia, as a basic ingredient, and with a magnesium alfate-yielding material, which 0.5 to 5 l) / (, magnesium sulfate, based on is the weight of the finest grained magnesia.
Die Verwendung von feuerfesten Produkten zur Ausmauerung von Öfen, insbesondere zur Ausmauerung von metallurgischen Öfen, welche bei hoher Temperatur arbeiten, stößt auf ein Problem. Enthalten die feuerfesten Produkte nämlich Magnesia, z. B. in Form von Perildas oder von gebranntem Magnesit, und werden diese magnesiahaltigen feuerfesten Produkte vor dem Pressen, Gießen, Stampfen oder ähnlichen Behandlungen mit Wasser vermischt, so wird ein Teil der Magnesia hydratisiert und ergibt Magnesiumhydroxid. Bei der Erhitzung dieser feuerfesten Körper, z. B. während der Periode, wo die innere Ausmauerung der Öfen auf Arbeitstemperatur gebracht wird, zersetzt sich das Magnesiumhydroxid. Die Zersetzung von Mg(OH), und die anschließende Entwicklung von Wasserdampf verursachen ein heftiges Explodieren dieser magnesiumhydroxidhaltigen Körp Entwicklung von Wasserdampf verursachen ein heftiges Explodieren dieser inagnesiumhydroxidhaltigen Körper.The use of refractory products for lining furnaces, especially for lining metallurgical furnaces, which operate at high temperatures work runs into a problem. If the refractory products contain magnesia, z. B. in the form of perildas or burnt magnesite, and these are magnesia-containing refractory products before pressing, pouring, ramming or similar treatments mixed with water some of the magnesia is hydrated to give magnesium hydroxide. When heating these refractory bodies, e.g. B. during the period when the inner If the furnace lining is brought to working temperature, the magnesium hydroxide decomposes. Cause the decomposition of Mg (OH), and the subsequent evolution of water vapor a violent exploding of this magnesium hydroxide-containing body developing water vapor cause these magnesium hydroxide-containing bodies to explode violently.
Man hat bereits versucht, die Neigung der magnesiahaltigen feuerfesten Körper zur Hydratation durch Zugabe von kleinen Mengen gewisser Beimengungen zu vermindern. So ist es beispielsweise bekannt (deutsche Auslegeschrift 1066 472), zu dem Grundmaterial Magnesia Zusätze von MgSO, hinzuzufügen. Man hat jedoch festgestellt, daß der Zusatz von Magnesiumsulfat allein noch nicht zu einem befriedigenden Erfolg führt.Attempts have already been made to reduce the tendency of the magnesia-containing refractory bodies to become hydrated by adding small amounts of certain admixtures. For example, it is known (German Auslegeschrift 1066 472) to add MgSO to the base material magnesia. However, it has been found that the addition of magnesium sulfate alone does not lead to satisfactory results.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine feuerfeste Mischung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, mit welcher die Hydratation der Magnesia nahezu vollkommen verhindert wird.The invention is therefore based on the object of a refractory Specify mixture of the type described above, with which the hydration of the Magnesia is almost completely prevented.
Diese Aufgabe löst die feuerfeste Mischung, wenn ihr ein Boroxid ergebendes Material in einer solchen Menge zugesetzt wird, daß sich ein Gewichtsverhältnis von MgSO,: B,0, von weniger als 4:1 ergibt.The refractory mixture solves this task if it results in a boron oxide Material is added in such an amount that there is a weight ratio of MgSO,: B, 0, of less than 4: 1.
Es ist zwar auch bekannt (deutsche Auslegeschriften 1171323, 1200 186 -oder Buch von S e a r 1 e, »Refractory Materials% 1950, S. 469, Abs. 2), einer feuerfesten Mischung mit dem Grundbestandteil Magnesiumoxid Zusätze von Borsäure beizumengen, welche infolge einer Zersetzung B,0, ergibt. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß bei einer feuerfesten Mischung der eingangs beschriebenen Art die Zugabe von Borsäure in den herkömmlichen Mengen nicht zur Verhinderung der Hydratation der Magnesia ausreicht, sondern daß unter gewissen Bedingungen die Hydratation sogar begünstigt wird. Nur wenn die relativen Mengenverhältnisse zwischen dem Magnesiumsulfat und dem Boroxid ergebenden Material in den erfindungsgemäßen Grenzen liegt, kann die erwähnte Hydratation der Magnesia im wesentlichen verhindert werden.It is also known (German Auslegeschriften 1171323, 1 200 186 - or book by S ear 1 e, "Refractory Materials% 1950, p. 469, paragraph 2) to add boric acid to a refractory mixture with the basic component magnesium oxide, which as a result of decomposition, B, 0, yields. It has been found, however, that in a refractory mixture of the type described at the outset, the addition of boric acid in the conventional amounts is not sufficient to prevent the hydration of the magnesia, but that under certain conditions the hydration is even promoted. Only if the relative proportions between the magnesium sulfate and the boron oxide-producing material are within the limits of the invention can the mentioned hydration of the magnesia be essentially prevented.
Die erfindungsgemäße Mischung ist beispielsweise nützlich als Mörtelmasse, sie ist aber besonders brauchbar in feuerfesten Versätzen, welche zur Herstellung von Ziegeln oder anderer geformter Gegenstände oder zum Pressen, Gießen und zum Aufspritzen von Gemischen dienen. Man kann solchen Versätzen jedes gewünschte verträgliche, körnige, feuerfeste Material beimischen, besonders nichtsaure oder basische Materialien wie Periklas, totgebrannter Magnesit, Chromit, Spinelle oder geeignete Mischungen solcher Körner untereinander. Vorzugsweise wird eine Menge von 10 bis 60 0/, Magnesia, bezogen auf das Gewicht der feuerfesten Mischung, verwendet.The mixture of the invention is useful, for example, as a mortar, but it is particularly useful in refractory batches used in the manufacture of bricks or other shaped objects, or in the pressing, pouring and spraying of mixtures. Any desired compatible, granular, refractory material can be admixed with such offsets, especially non-acidic or basic materials such as periclase, dead-burned magnesite, chromite, spinels or suitable mixtures of such grains with one another. Preferably, an amount of 10 to 60 % magnesia is used based on the weight of the refractory mixture.
Die feinzerteilte Magnesia soll vollständig durch ein Sieb, dessen Maschen eine lichte Weite von 0,50 mm, vorzugsweise kleiner als 0,149 mm aufweisen, hindurchfallen.The finely divided magnesia should fall completely through a sieve, the mesh of which has a clear width of 0.50 mm, preferably less than 0.149 mm.
Ein Material, welches vorzugsweise als Lieferant von Magnesiumsulfat dient, ist wasserhaltiges Magnesiumsulfat M9S04'Hlol z. B. das Mineral Kleserit. Andere Materialien, welche Verwendung finden können, sind das Epsom-Salz, M.-.s04 - 7 H,0 und Schwefelsäure. Wenn also die trockene Masse mit Wasser vermischt wird, so wird eine Reaktion zwischen dem Magnesiumsulfat und dem feinzerteilten Magnesiumoxid stattfinden, um eine Art Sorel-Zement zu ergeben. Zu den Materialien, welche Magnesiumsulfat ergeben, zählen nicht nur das Magnesiumsulfat, sondern auch solche Matehallen, welche infolge einer Reaktion mit Magnesiumoxid Magnesiumsulfat liefern. So kann man z. B. Schwefelsäure zu dem Versatz hinzufügen, wobei die Reaktion zwischen der Schwefelsäure und dem Magnesiumoxid MgO Magnesiumsulfat ergibt, welches seinerseits mit weiterem MgO im Versatz reagieren wird, um einen Sorel-Zement zu bilden.A material that is preferably used as a supplier of magnesium sulfate is hydrous magnesium sulfate M9S04'Hlol z. B. the mineral kleserite. Other materials that can be used are the Epsom salt, M .-. S04 - 7 H, 0 and sulfuric acid. Thus, if the dry material is mixed with water to a reaction between the magnesium sulfate and the finely divided magnesium oxide is to take place to give a kind of Sorel cement. The materials which produce magnesium sulphate include not only magnesium sulphate, but also those matehalls which produce magnesium sulphate as a result of a reaction with magnesium oxide. So you can z. B. Add sulfuric acid to the batch, the reaction between the sulfuric acid and the magnesium oxide MgO yielding magnesium sulfate, which in turn will react with further MgO in the batch to form a Sorel cement.
Das borhaltige Material, welches die Hydratation verhindert, kann ein beliebiges Produkt sein, welches beira Brennen B,0, ergibt. Ein vorzugsweise gebrauchtes Material ist die Borsäure. Andere nützliche Produkte sind: Borax, Natriumborat, Pyroborsäure, Pyroborate und ähnliche Produkte. Das B,0,-ergebende Material ist vorzugsweise wenigstens ein wenig löslich in Wasser.The boron-containing material that prevents hydration can be any product which, on firing, gives B, 0. One preferably the used material is boric acid. Other useful products are: borax, sodium borate, Pyroboric acid, pyroborates and similar products. The B, 0, resulting material is preferably at least slightly soluble in water.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Mischungen wird durch die Kurven der Differentialthermoanalysen der verschiedenen in Tafel 1 aufgezählten Mischungen bewiesen.The advantage of the mixtures according to the invention is demonstrated by the differential thermal analysis curves of the various mixtures listed in Table 1.
In einer Differentialthermoanalyse wird der Temperaturunterschied zwischen einer zu untersuchenden Probe und einem nicht reagierenden Standardexemplar, welches in dem Temperaturbereich der Untersuchung keinem thermischen Effekt unterliegt, gemessen. Die Messungen an beiden Exemplaren werden in einem Ofen durchgeführt, der so geheizt wird, daß die Geschwindigkeit der Temperaturzunahme konstant ist. Die Resultate werden so aufgetragen, daß der Temperaturunterschied in Grad Celsius die Ordinate ergibt, während die Temperatur in der Mitte des inerten Standardexemplars die Abszisse darstellt. Wenn Temperatureffekte entweder endotherme oder exotherme Effekte, sich bei der zu untersuchenden Probe einstellen, so wird die Temperatur dieser Probe hinter der Temperatur des Standardexemplars zurückbleiben oder aber schneller zunehmen als diese letzte Temperatur, und der Temperaturunterschied zwischen den zwei Exemplaren wird einen von Null verschiedenen Wert haben. In dem Fall des Magnesiumhydroxides, welches sein Hydratationswasser zwischen 400 und 500'C verliert, wird folglich ein Exemplar, welches bedeutende Mengen dieses Hydroxides enthält, eine Verschiebung der Temperatur und ein anschließendes Gefälle in der Kurve der differentialen thermischen Analyse ergeben, wenn es in diesem Temperaturbereich geheizt wird, weil eine Wasserabgabe gemäß der Gleichung Mg(OH), - MgO + H,0 erfolgt. In dem Fall einer Probe, welche beispielsweise Magnesiumhydroxid enthält, ist die Größe dieses Gefälles oder der Gipfelpunkt der Kurve der Differentialthermo-Analyse abhängig von der Menge des Magnesiumhydroxides in der Probe, welches zersetzt wird. Mit anderen Worten, ein großer Temperatureffekt oder ein starkes Gefälle in der Kurve der Differentialthermo-Analyse ist ein Zeichen für eine relativ große Menge hydratisierter Magnesia in der Probe, während ein kleines Gefälle oder ein kleiner Temperatureffekt eine geringe Menge Magnesiumhydroxid in der Probe anzeigt. Dementsprechend zeigt bei magnesiumoxidhaltigen Proben, die den herkömmlichen Herstellungs- und Lagerungsverfahren unterzogen werden, der Gipfelpunkt der Kurve der Differentialthermo-Analyse die relative Ausdehnung der stattfindenden Hydratation.In a differential thermal analysis, the temperature difference between a sample to be examined and a non-reacting standard specimen, which is not subject to any thermal effect in the temperature range of the examination, is measured. The measurements on both specimens are carried out in an oven which is heated in such a way that the rate of temperature increase is constant. The results are plotted in such a way that the temperature difference in degrees Celsius is the ordinate, while the temperature in the center of the inert standard specimen is the abscissa. If temperature effects, either endothermic or exothermic, occur in the sample to be examined, the temperature of this sample will lag behind the temperature of the standard specimen or it will increase faster than this last temperature, and the temperature difference between the two specimens will be a value other than zero to have. In the case of magnesium hydroxide, which loses its water of hydration between 400 and 500 ° C , a specimen which contains significant amounts of this hydroxide will therefore result in a temperature shift and a subsequent gradient in the curve of the differential thermal analysis if it is in this Temperature range is heated because water is released according to the equation Mg (OH), - MgO + H, 0. In the case of a sample containing, for example, magnesium hydroxide, the size of this gradient or the peak point of the curve of the differential thermal analysis depends on the amount of magnesium hydroxide in the sample which is decomposed. In other words, a large temperature effect or a steep slope in the differential thermal analysis curve indicates a relatively large amount of hydrated magnesia in the sample, while a small slope or a small temperature effect indicates a small amount of magnesium hydroxide in the sample. Accordingly, in the case of samples containing magnesia which are subjected to conventional manufacturing and storage processes, the apex of the curve of the differential thermal analysis shows the relative extent of the hydration taking place.
Die Figur stellt Kurven der Differentialthermo-Analyse in dem Temperaturbereich
von 400 bis 500'C
für die verschiedenen in der Tafel I angeführten Massen
dar. Die Buchstaben auf den Kurven entsprechen den Bezeichnungen der Proben in der
Tafel I. Die Proben wurden in ein Loch von 0,63 cm Durchmesser und
0,96 cm Tiefe in einem Nickelblock gebracht und derselbe in die Mitte eines
durch elektrische Widerstände geheizten Röhrenofens gestellt. Das inerte Standardexemplar
AI,0, wurde in einem ähnlichen Loch in demselben Block untergebracht.
Als praktisches Anwendungsbeispiel dieser Erfindung wurden zwei Mischungen hergestellt mit 100 Gewichtsteilen eines hochreinen Periklaskornes, welches 98 0/, Magnesiumoxid und 2 0/, Verunreinigungen enthielt, sowie mit 1 Gewichtsteil Kieserit als Bindungsmaterial. Die gesamte Menge des Periklaskornes fiel durch ein Sieb von 4,76 mm Maschenweite und 25 0/, fielen durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,149 mm. Der ersten dieser Mischungen (X in Tafel I) fügte man 0,8 Gewichtsteile Borsäure hinzu, während bei der zweiten Mischung keine Borsäurezusätze gemacht wurden (Y in Tafel 1). Beide Mischungen wurden mit 6 0/, Wasser (bezogen auf das Gewicht der trockenen Zusätze) vermischt und in eine Form gegossen, um Blöcke von 30,50 cm Seitenlänge zu bilden. Ein Thermoelement wurde in die Mitte eines jeden Blockes eingebettet. Nachdem beide Blöcke hart geworden waren, wurden sie in einem Ofen einer Temperaturzunahme von 100'C pro Stunde ausgesetzt. Der Block ohne Borzusätze platzte, wenn das eingebettete Thermoelement ungefähr 450'C anzeigte, wohingegen der andere Block auf über 500'C geheizt wurde, ohne zu zerbersten.As a practical application example of this invention, two mixtures were prepared with 100 parts by weight of a high-purity Periklaskornes which magnesium oxide 2 0 /, contained 98 0 /, and impurities, as well as with 1 weight part kieserite as a binding material. The entire amount of the periclase grain fell through a sieve with a mesh size of 4.76 mm and 25%, fell through a sieve with a mesh size of 0.149 mm. The first of these mixtures (X in Table I) was added 0.8 parts by weight of boric acid, while no boric acid was added to the second mixture (Y in Table 1). Both mixtures were water (based on the weight of the dry additives) mixed with 6 0 / and poured into a mold to form blocks of 30.50 cm side length. A thermocouple was embedded in the center of each block. After both blocks had hardened, they were exposed to a temperature increase of 100 ° C. per hour in an oven. The block with no boron additives burst when the embedded thermocouple read about 450'C, whereas the other block was heated to over 500'C without bursting.
Aus dem Vorhergehenden ergibt sich, daß es dank der erfindungsgemäßen Mischungen möglich ist, periklashaltige feuerfeste Massen herzustellen, welche Magnesiumsulfat als Bindungsmaterial enthalten und welche einen höheren Hydratationswiderstand im Vergleich zu den bekannten Mischungen aufweisen.From the foregoing it follows that it thanks to the invention Mixtures is possible to produce periclash-containing refractory masses, which magnesium sulfate as a binding material and which have a higher resistance to hydration in the Compared to the known mixtures.
In der Beschreibung und in den Ansprüchen beziehen sich die Prozente auf das Gewicht der trockenen Zusätze. Die Zusammensetzungen der mineralischen Stoffe sind in der üblichen Art und Weise wiedergegeben und als einfache Oxide ausgedrückt, z. B. Mg0, SiO2, sogar wenn die vorhandenen Bestandteile der Mischung in zusammengesetzter Form vorliegen, wie beispielsweise als Magnesiumsilikat.In the description and in the claims, the percentages relate on the weight of the dry additives. The compositions of the mineral substances are reproduced in the usual way and expressed as simple oxides, z. B. Mg0, SiO2, even if the existing components of the mixture in composite In the form of, for example, magnesium silicate.
Claims (2)
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