DE1646756C - Verfahren zur Herstellung feuerfester Kalzium Magnesium Tonerdezemente - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung Sofern die Rohstoffmischungen bei niedrigeren Tem-

feuerfester Kalzium-Magnesium-Tonerdezemente. Für peraturen (1450 ... 1530⁰C) gebrannt sind, haben sie

die Herstellung von weitgehend feuerfesten Betonen, zwar eine geringere Qualität, sie sind jedoch troudem

deren Verwendungstemperatur 1580⁰C überschreitet, für manche besondere Fälle verwendbar,
können gewöhnliche Zemente, wie Portlandzement 5

oder ein eisenoxidhaltiger Tonerdezement, nicht ge- B e i s ρ i e 1 1
braucht werden. Diese Art von Beton wird aus geeigneten feuerfesten Zuschlagstoffen nur mit Hilfe von 47,4% Dolomit und 52,5 °/o gebrannte Tonerde werfeuerfesten Kalzium- oder Barium-Tonerdezementen den sehr fein gemahlen, gemischt und homogenisiert, hergestellt. Diese sind fast frei von Eisenoxid und ande- io Diese Rohstoffe haben folgende chemische Zusammenren Flußmitteln (SiO₂, Na₂O, K₂O usw.). Ihre Be- Setzungen:
standteile sind fast ausschließlich Kalziummonoalu- Der Dolomit:

minat, Kalziumdialuminat oder Bariumaluminat mit o._n παοο/ · Al D 0 71°/ · FeO OiS⁰/ · CaO

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Die bekannten feuerfesten Kalzium-Tonerdezemente 15 Br'ennve'rlust 46 54°/. °'

auf der Basis von Kalziummono- und Kalziumdialu- ' °*

minat, aus Kalkstein und gebrannter Tonerde herge- Die gebrannte Tonerde:

stellt haben einen sehr niedrigen Magnesiumoxidgehalt SiO₂ 0,04%; Al₂O₃ 98,2%; Fe₂O₃ 0,2%; CaO

(MgO unter 2%), da allgemein angenommen wird, daß 0 3°/· MgO O 7%; Na₂O + K₂O 0,62%.
MgO als Flußmittel wirkt und in Gegenwart von ao

Wasser eine schädliche Hydratation veranlaßt, die zum Das obenerwähnte Gemisch wird bis zur Sinterung Zerfall der Betone und Mörtel führt. Aus diesem oder Verschmelzung (1530...163O⁰C) in einem geGrunde wird zur Zeit Dolomit nicht als Rohstoff zur wohnlichen Zementofen gebrannt. Nach langsamer Herstellung von feuerfesten Tonerdezementen verwen- Kühlung wird der erhaltene Klinker bis zur Feinheit det. 25 des Portlandzementes gemahlen.

Es wurde nun gefunden, daß sehr gute feuerfeste Kai- Der erhaltene feuerfeste Kalzium-Magnesium-Ton-

zium-Magnesium-Tonerdezemente dadurch hergestellt erdezement ist ein hydraulisches Bindemittel und kein

werden können, daß ein homogenes Gemisch sehr Luftbinder. Er hat ein normales Abbinden, eine

feiner Pulver von 30 bis 50% Dolomit (CaO-MgO- schnelle Erhärtung und eine Feuerfestigkeit von

2CO₂) und 70 bis 50% gebrannter Tonerde (Al₂O₃) bei 30 1630⁰C. Nach 3 Tagen weist er eine Druckfestigkeit

Temperaturen von 1450 bis 1650°C bis zur Sinterung von 358 kg/cm² und nach 28 Tagen von 507 kg/cm²

oder Verschmelzung gebrannt und der resultierende auf.

Zementklinker langsam gekühlt und fein gemahlen wird. Der hydraulische Grundbestandteil des neuen feuer-

Die angeblichen Nachteile sind bei den erfindungs- festen Zementes ist Kalziummonoaluminat und sein

gemäßen feuerfesten Kalzium-Magnesium-Tonerde- 35 feuerfester Bestandteil Spinell.

zementen nicht vorhanden, weil Spinell, MgO · Al₂O₃, Der aus 20% vom obenerwähnten feuerfesten KaI-

der aus MgO gebildet wird, nicht hydratisierbar und zium- und Magnesium-Tonerdezement und 80% wei-

überdies hoch feuerfest ist. ßem Elektrokorund als feuerfesten Zuschlagstoff (Gra-

Die erfindungsgemäßen feuerfesten Tonerdezemente nulierung 16% < 0,2mm, 32%zwischen 0,5 und 2mm

enthalten Magnesiumverbindungen in der Form von 40 und 32% zwischen 2 und 5 mm Durchmesser) herge-

Spinell, MgO · Al₂O₃, im beträchtlichen Verhältnis von stellte feuerfeste Beton hat eine Feuerfestigkeit von

25 bis 45%. Sie werden in denselben Anlagen, ein- 1865⁰C.

schließlich öfen, und nach denselben Verfahren wie die B e i s d i e 1 2
bekannten feuerfesten Kalzium-Tonerde-Zemente hergestellt. Das Brennen der Zementklinker erfolgt bei 45 Wie im vorhergehenden Beispiel, aber von 43% denselben Temperaturen, obwohl die Entsäuerung des Dolomit und 57% gebrannter Tonerde ausgehend, Dolomits bei etwas niedrigeren Temperaturen als die wird ein feuerfester Kalzrum-und Magnesium-Tonerde-Entsäuerung des Kalksteins beginnt. zement hergestellt, dessen hydraulische Grundbestandin Gemischen mit dem Minimum an Dolomit und teile: Kalziummonoaluminat und Kalziumdialuminat Maximum an gebrannter Tonerde bilden sich durch 50 sind und dessen feuerfester Bestandteil der Spinell ist. Sinterung Kalziumdialuminat, CaO · 2Al₂O₃ (hydrau- Er hat ebenfalls ein normales Abbinden und eine lischer Grundbestandteil) und Spinell, MgO ■ AI₂O₃, schnelle Erhärtung. Seine Feuerfestigkeit ist 1690⁰C, neben etwas Kalziumhexaaluminat, CaO -6Al₄O₃ und seine Druckfestigkeit nach 3 Tagen 396kg/cm^a (feuerfeste Bestandteile), wobei feuerfeste Zemente mit und nach 28 Tagen 498 kg/cm^a.
Schmelzpunkten über 177O⁰C erhalten werden. 55 Der aus 20% Zement und 80% Chrommagnesitzu-

In. Gemischen mit dem Maximum an Dolomit und schlagen derselben Granulierung wie im vorhergehen-Minimum an gebrannter Tonerde bilden sich durch den Beispiel hergestellte feuerfeste Beton hat eine Feuer-Sinterung Kalziumaluminat, CaO-AI₂O₃ (hydrauli- festigkeit von 192O⁰C.
scher Grundbestandteil), und Spinell, MgO · Al₄O₃ . 1-1
(feuerfester Bestandteil), wobei feuerfeste Zemente mit 60 B e 1 s ρ 1 e 1 J
niedrigerenSchmelzpunkten,jedochüberl600°C,erhal- Wie in den vorherigen Beispielen, aber von 37,6% ten werden, während in mittelmäßigen Gemischen, mit Dolomit und 62,4% gebrannter Tonerde ausgehend, etwa 40% Dolomit und etwa 60% gebrannter Tonerde, wird ein feuerfester Zement hergestellt, dessen hydrausich durch Sinterung Kalziumdialuminat und Kalzium- lischer Grundbestandteil das Kalziumdialuminat und monoaluminat (hydraulische Grundbestandteile) durch 65 dessen feuerfester Bestandteil der Spinell ist.
Spinell (feuerfester Bestandteil) bilden, wobei feuer- Dieser Zement hat kein schnelles, sondern ein norfestc Zemente mit Schmelzpunkten über 169O⁰C er- mules Abbinden, aber eine schnelle Erhärtung und eine halten werden. Feuerfestigkeit von 177O⁰C. Er weist Druckfestigkeiten

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von 432*g/cm* nach 3 Tagen und von 571 kg/cm² nach 28 Tagen auf.

Der aus 20%. Zement und 80% Magnesitzuschlägen, derselben Granulierung wie in den vorausgehenden Beispielen, hergestellte feuerfeste Beton hat eine Feuerfestigkeit von 1960⁰C.

Im Vergleich zu den bekannten feuerfesten Kalzium- und Tonerdezementen auf Grund von Kalziumdialuminat und Kalziummonoaluminat, aus Kalkstein und gebrannter Tonerde, hergestellten, haben die feuerfesten Kalzium- und Magnesium-Tonerdezemente, welche aus Dolomit und gebrannter Tonerde hergestellt sind und den Gegenstand dieses Erfindungsvor-

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Vorteile (Qualitätsvorteile):

1. Sie weisep eine höhere Feuerfestigkeit auf, infolge ihres Spinellgehaltes. Der Spinell, MgO · Al₂O₃, ist ihr hoch feuerfester Bestandteil, da er einen Schmelzpunkt von 2135^J C hat.

2. Sie werden für das Abbinden und Erhärten mit kleineren Mengen von Wasser verarbeitet, und diese Tatsache hat eine niedrigere Porosität nach der Erhärtung und eine kleinere Brennschwindung zur Folge.

3. Sie verlieren nach der Erhärtung weniger von ihren mechanischen Anfangsfestigkeiten (Druckfestigkeiten, Zugfestigkeiten usw.* während der Entwässerung, zufolge der Erhitzung bis 1100⁰C und vor ihrer keramischen Bindur.j, welche erst über dieser Temperatur stattfindet.

Die feuerfesten Betone, welche aus geeigneten feuerfesten Zuschlagstoffen mit feuerfesten Kalzium- und Magnesium Tonerdezementen hergestellt werden, haben eine höhere Verwendungstemperatur als die entsprechenden mit den bekannten Kalzium-Tonerdezementen hergestellten Betone. Diese neuen Betone weisen auch eine niedrigere Porosität nach der Erhärtung und eine kleinere Brennschwindung auf, als Folge der erniedrigten notwendigen Wassermenge für ihre Zement-Hydratation. Die Abnahme der Druck- und Zugfestigkeiten bei ihrer Entwässerung und Kalzinierung während ihrer ersten Erhitzung auf hohe Temperaturen, ist geringer als bei Anwendung anderer Zemente, mit Ausnahme der feuerfesten Barium-Tonerdezemente, welche diesbezüglich unübertroffen bleiben.

Die erfindungsgemäßen feuerfesten Kalzium- und Magnesium-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 schnellen Reparaturen an allerlei Betriebs- und Laboratoriumsöfen.

Die neuen feuerfesten Kalzium-Magnesium-Tonerdezemente sind zugleich vortreffliche Meerwasser- und Sulfatwässerzemente.

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

2. A. P e t ζ ο 1 d, M. Rohrs: »Beton für hohe Temperaturen«, Beton Verlag, Düsseldorf (1965).

3. H.Lehraann, H. M i t u s c h: »Feuerfester Beton aus Tonerde-Schmelzzement«, Hermann Hübener Verlag, Goslar (1959).

4. J. A mould: Chimie et Industrie, 70 (1953), 6, S. 1081.

5. S. J. S c h η c i d e r: Journ. American Ceramic Society, 42 (1959), 4, S. 184.

6. T. D. R ο b s ο η: »High-alumina cement in oil refineries«. World Petroleum, Annual Refinery Issue (1953), S. 129 bis 133.

7. E. Schmeisser: Ziegelindustrie, 8 (1955), 24, S. 928.

8. Lumnite Division, Universal Atlas Cement Comp., New-York. »Lumnite calcium aluminate cement für refractory concrete«, N. Y. (1949).

9. R. A. H e i η d 1: Z. T. Post, Journ. American Ceramic Society, 33 (1950), S. 230 bis 238.

10. T. D. R ο b s ο η: Refractories Journal, 5 (1954), S. 203 bis 207.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung feuerfester Kalzium-Magnesium-Tonerdezemente, dadurch gekennzeichnet, daß ein homogenes Gemisch sehr feiner Pulver von 30 bis 50% Dolomit (CaO · MgO · 2CO₂) und 70 bis 50% gebrannter Tonerde (AIjO₃) bei Temperaturen von 1450 bis 165O⁰C bis zur Sinterung oder Verschmelzung gebrannt und der resultierende Zementklinker langsam gekühlt und fein gemahlen wird.