DE1646755C - Verfahren zur Herstellung feuerfester Barium-Calcium-Tonerdezemente - Google Patents

Description

Für die Herstellung von feuerfesten Betonen (mit festen Zuschlagstoffen und feuerfesten Barium- und

Verwendungen über 1580° C) werden gegenwärtig als Kalzium-Tonerdezementen erhalten werden, haben

hydraulisches Bindemittel feuerfesteCalcium-Tonerde- höhere Verwendungstemperaturen als die entsprechan-

zemente angewandt, die fast frei von Flußmitteln den Betone, welche mit Hilfe der bekannten feuer-

(Fe₂O₃, SiO₂, MgO, Na₂O, K₂O usw., insgesamt unter 5 festen Kalzium-Tonerdezemente hergestellt werden.

2%) sind, und die als Grundbestandteile Calcium- Sofern die Rohstoffmischungen bei niedrigeren Tem-

monoaluminat CaO · Al₂O₃ und Calciumdialuminat peraturen gebrannt werden (1450 bis 1550 L), d. h.

CaO · 2Al₂O₃ haben. unter dem Sinterungspunkt, haben sie zwar eine ge-

Diese Tonerdezemente haben Feuerfestigkeiten zwi- ringere Qualität, jedoch die gleiche Feuerfestigkeit:

sehen 1500 und 1690⁰C. Sie werden aus Kalkstein io Beispiel 1
und gebrannter Tonerde hergestellt und sind um so

feuerfester, je mehr Al₂O₃ sie enthalten, Maximum 18,9% Kalkstein, 30,3% Baryt und 50,8% ge-

ännähernd 80%. Betone höherer Feuerfestigkeit brannte Tonerde werden sehr fein gemahlen, gemischt

könnte man selbstverständlich nur mit Hilfe von Ton- und homogenisiert. Die Ausgangsstoffe haben folgende

erdezementen mit über 1690⁰C Feuerfestigkeit her- 15 chemische Zusammensetzungen:

stellen. Zu diesem Zwecke wurden feuerfeste Barium- Der Kalkstein: SiO₈ 1,78%; Al₂O₃ 0,95 /₀; Fe₂O₃

Tonerdezemente (deren Grundbestandteil Barium- 0,43%; CaO 52,50%; MgO 1,27%; CO₂ 42,81%;

aluminat BaO · Al₂O₃ ist) vorgeschlagen, deren Feuer- H₂O 0,25%.

festigkeit bis auf 180O⁰C reicht. Diese werden aber Der Baryt: SiO₂ 1,86%; Al₂O₃ 0,12%; Fe₈O₃

noch nicht technisch hergestellt, dagegen aber feuer- ao 0,45%; CaO 0,27%; BaO 62,32%; MgO 0,98%:

feste Calcium-Tonerdezemente mit unter 6% BaO als Na₂O + K₂O 0,26%; SO₃ 32,75%; H₂O 0,31%.

Flußmittel. Die gebrannte Tonerde: SiO₂ 0,04%; Al₂O_a

Die feuerfesten Barium-Tonerdezemente haben die 98,23%; Fe₂O₃ 0,21%; CaO 0,28%; MgO 0,67%;

höchsten Feuerfestigkeiten, weisen aber eine Reihe Na₈O + K₂O 0,62%.

von Nachteilen auf (Hydratations- und Erhärtungs- 35 Das obenerwähnte Gemisch wird in einem gewöhn-Regelwidrigkeiten). Diese Regelwidrigkeiten werden liehen Zementofen bis zur Sinterung oder Verschmelerfindungsgemäß durch die Herstellung von feuer- zung gebrannt (1600 bis 165O⁰C). Nach langsamer festen Barium- und Calcium-Tonerdezementen voll- Kühlung wird der erhaltene Klinker bis zur Portlandständig beseitigt. zement-Feinheit gemahlen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung zur Herstellung 30 Der erhaltene feuerfeste Barium- und Kalziumfeuerfester Barium-Calcium-Tonerdezemente ist da- Tonerdezement ist kein hydraulisches Bindemittel, da durch gekennzeichnet, daß ein homogenes Gemisch er nicht wasserbeständig ist, sondern ein Luft-Bindevon sehr feinen Pulvern aus solchen Mengen ge- mittel mit normalem Abbinden und schneller Erhärbrannter Tonerde, Kalkstein und Baryt bzw. Schwer- tung (sehr hohe mechanische Festigkeiten nach spat oder Witherit bei Temperaturen zwischen 1450 35 24 Stunden). Es ist kein Nachteil für einen feuerfesten und 1650⁰C bis zur Sinterung oder Verschmelzung ge- Zement, daß er kein hydraulisches Bindemittel, sonbrannt, langsam gekühlt und fein gemahlen wird, daß dem ein Luftbindemittel ist, da er nicht unter Wasser der Klinker eine chemische Zusammensetzung fol- oder in feuchter Atmosphäre verwendet wird. Bei gender Grenzwerte hat: SiO₈ max. 1,5%; Al₂O₃ 50 seiner Verwendung wird er, nach dem ersten Erhitzen bis 65%; Fe₂O₃ max. 1%; CaO 9 bis 15%; BaO 22 40 auf Temperaturen von über HOO⁰C, entwässert und bis 37%; MgO max. 1,5%; Na₂O + K₂O max. 0,5% geht so in ein keramisches Bindemittel über, welches für insgesamt 100% aufweist. nun gegen Feuchtigkeit vollkommen beständig ist und

Die erfindungsgemäß hergestellten Barium-Calcium- unbegrenzt unter Wasser gehalten werden kann.

Tonerdezemente haben eine etwas höhere Feuerfestig- Die erfindungsgemäß hergestellten feuerfesten Ton-

keit als die entsprechenden feuerfesten Calcium- 45 erdezemente sind aus etwa 2 Mol Kalzium-dialuminat

Tonerdezemente, aber eine niedrigere als die schon und 1 Mol Bariumaluminat aufgebaut, neben Ver-

bekannten feuerfesten Barium-Tonerdezemente. unreinigungen in Form von Tetrabariumaluminat-

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren ist ferrit, Dibariumsilikat und Spinell. Er hat eine Feuer-

dem Verfahren zur Herstellung der bekannten CaI- I festigkeit von 1730° C und folgende Druckfestigkeiten:

cium-Tonerdezemente praktisch gleich, wobei die be- 50' 380 kg/cm* nach 24 Stunden, 472 kg/cm² nach

nutzten Anlagen einschließlich öfen die gleichen sind. \3 Tagen und 524 kg/cm² nach 7 Tagen.

Beim Verfahren gemäß der Erfindung braucht ein Der aus 20% Zement und 80% weißen Korund

reduzierendes Brennen des Klinkers in Gegenwart von als feuerfesten Zuschlagstoff (Granulierung 16%

Kohlenstoff als Reduktionsmittel nicht angewandt zu <0,2mm, 32% zwischen 0,5 und 2 mm und 32%

werden, da durch ein oxydierendes Brennen über 55 zwischen 2 und 5 mm Durchmesser) hergestellte feuer-

155O⁰C der Baryt aus dem Gemisch ohne jede äußere feste Beton hat eine Feuerfestigkeit von 1880⁰C.

Vermittlung von selbst entsäuert wird. Eventuelle . · 1 9

unbedeutende Reste von Baryt, welche unentsäuert d e 1 s ρ e

bleiben, sind unschädlich und erniedrigen die Qualität Wie im vorherigen Beispiel, aber von 13,8% KaIkdes erhaltenen Zements nicht, weil dadurch der Ton- 60 stein, 42,6% Baryt und 43,6% gebrannter Tonerde erdegehalt in der reagierenden Masse steigt und somit ausgehend, wird ein feuerfester Zement hergestellt, auch die Feuerfestigkeit des Zementklinkers erhöht der aus etwa 1 Mol Kalziumdialuminat und 1 Mol wird. Das aus einer weiteren Entsäuerung des Baryts Bariumaluminat, neben den Verunreinigungen aus entstandene Bariumoxyd hat selbst einen sehr hohen Beispiel 1, aber in einem anderen Verhältnis, aufSchmelzpunkt (!923'C) und reagiert bei hohen Tem- 65 gebaut ist. Er hat eine Feuerfestigkeit von 1770"C

peraturen stufenweise bis zu seinem vollständigen Verschwinden.

Die feuerfesten lielone. welche aus geeigneten feucr-

und Druckfestigkeiten von 453 kg/cm² nach 14 Stunden, 531 kg/cm² nach 3 Tagen und 569 kg/cin"-' nach 7 Tagen.

Der aus 20% Zement und 80% feuerfesten Magnesitzuschlägen, mit cbiger Granulierung, hergestellte feuerfeste Beton hat eine Feuerfestigkeit von 1960⁰C.

Im Vergleich mit den feuerfesten Barium-Tonerdezementen haben die erfindungsgemäß hergestellten feuerfesten Barium-Kalzium-Tonerdezemente folgende Vorteile (Qualitätsvorteile):

1. Sie weisen einige Hydratations-Regelwidrigkeiten nicht mehr auf, die bei den feuerfesten Barium-Tonerdezementen noch nicht vollständig beseitigt werden konnten. Sie sind leichter zu Mörteln und Betonen verarbeitbar.

2. Sie entwickeln während des Abbindens und der Erhärtung kleinere Wärmemengen und können deshalb ohne Schwierigkeiten zur Herstellung von feuerfesten Massiv-Betonbauten Verwendetwerden.

3. Sie dehnen sich während des Abbindens nicht aus und können somit leichter entschalt oder aus der Form herausgezogen werden.

4. Sie haben ein normales, nicht schnelles Abbinden. Demzufolge können sie ohne Hast und ohne vorzeitige Erhärtungsgefahr zu Mörteln oder Betonen verarbeitet und verwendet werden.

5. Mit aluminatischen Zuschlagstoffen (Korund, Spinell, Bauxit usw.) verarbeitet, weisen sie bei hohen Temperaturen (vor der Sinterung) in viel kleinerem Maße Ausdehnungserscheinungen auf, und dies beschränkt in manchen Fällen gewisse Unannehmlichkeiten.

6. Sie sind weniger wasserlöslich und deshalb weniger von der Luftfeuchtigkeit beeinflußt, bevor sie nach ihrer Erhärtung zum ersten Mal hohen Temperaturen ausgesetzt werden, bevor sie also aus einem hydraulischen in ein keramisches Bindemittel übergehen.

Im Vergleich zu den zur Zeit hergestellten feuerfesten Kalzium-Tonerdezementen, auf Grund von Kalziumdialuminat, sind die erfindungsgemäß hergestellten feuerfesten Barium-Kalzium-Tonerdezemente wirtschaftlicher (sie haben einen niedrigeren Kostenpreis) wegen ihres niedrigeren Tonerdegehalts Al₂O₃ (50 bis 65% anstatt 70 bis 80%), da für feuerfeste Tonerdezemente die Tonerde der Rohstoff mit dem höchsten Kostenpreis ist.

Die erfindungsgemäß hergestellten feuerfesten Barium-Kalzium-Tonerdezemente sind somit für die Herstellung von feuerfesten Betonen und Mörteln höherer Qualität (mit sehr hohem Schmelzpunkt und guter Druckfeuerbeständigkeit) vorteilhafter sowie auch für die Anfertigung von chemisch gebundenen (ungebrannten) feuerfesten Baustoffen, mit Hilfe verschiedener feuerfester Zuschlagstoffe, ferner von feuerfesten Tiegeln, von Untersätzen für Tunnelöfenwagen, von Türen von Koksöfen und anderen ähnlichen Produkten, wie auch für die feuerfeste Auskleidung und S schnellen Reparaturen an Betriebs- und Laboratoriums-Öfen.
Schrifttum:

1. T. D. R ο b s ο η: »High-alumina cements and concretes«, John Wiley Sons, Tnc, 440 Park Avenue South, New York 16, N. Y. (1962).

2. A. Petzold, M. Rohrs: »Beton für höht Temperaturen«, Beton-Verlag, Düsseldorf (1965).

3. H. Lehmann, H. Mitusch: »Feuerfester Beton aus Tonerde-Schmelz-Zement«, Hermann Hübener Verlag, Goslar (1959).

4. A. Braniski: »Chemistry of cement«, Proceedings of the Fourth International Symposium Washington I960, S. 1075 bis 1091; Tonindustrie-Zeitung, 85 (1961), S. 129.

ao 5. A. Braniski, T. Ionescu: »Bariumoxydhaltige feuerfeste Tonerdezemente«, Zement Kalk-Gips, 13 (1960), S. 109 bis 111.

6. T. D. R ο b s ο η: »Refractory Concrete ifi Gasworks and Coke-oven plant«, Coke and Gas, 14

as (1952), S. 241.

7. J. F. W y g a η t, W. L. B u 1 k 1 e y: »Refractory concrete for refinery vessel linings.«, Ceramic Bulletin, 33 (1954), S. 233.

8. A. E. Williams: »Refractory concrete«, Iron and Coal Trades Rev., 165 (1952), nr. 4403, 481.

9. P. S a u ζ i e r: »L'industria italiana dei Laterizi«, 7 (1953), S. 173 bis 180.

10. N. M. Thompson: Ceramic Bulletin, 32 (1953), S. 1 bis 4.

11. F. N a d a c h ο w s k i: Silicates Ind., 27 (1962), 7/8, S. 355.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung feuerfester Barium-Calcium-Tonerdezemente, dadurchgekennze ich η et, daß ein homogenes Gemisch von sehr feinen Pulvern aus solchen Mengen gebrannter Tonerde, Kalkstein und Baryt bzw. Schwerspat oder Witherit bei Temperaturen zwischen 1450 und 1650³C bis zur Sinterung oder Verschmelzung gebrannt, langsam gekühlt und fein gemahlen wird,. daß der Klinker eine chemische Zusammensetzung folgender Grenzwerte hat: SiO₂ max. 1,5%; Al₈O₃ 50 bis 65%; Fe₂O₃ max. 1%; CaO 9 bis 15%; BaO 22 bis 37%; MgO max. 1,5%; Na₂O + K₂O max. 0,5% für insgesamt 100% aufweist.