DE1807637B2 - Feuerfeste magnesia - Google Patents

Description

oxid (Al₈O₃) in einer Gesamtmenge in Gewichtsprozent bis zu einem Viertel der Gewichtsmengen an Calciumoxid und Siliciumdioxid, Boroxid (B₄O₃) bis zu 0,1 Gewichtsprozent und das erwähnte, zumindest eine Oxid, ausgewählt aus Natriumoxid ^Na₈O), Kaliumoxid (K₂O) und Lithiumoxid (Li₂O) in einer Gesamtmenge auf, die zumindest dem Gewicht des Boroxids äquivalent ist und maximal 0,25 Gewichtsprozent beträgt.

Vorteilhafte Ausführungsformen der feuerfesten totgebrannten Magnesia der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß ein sehr spezifischer CaO-zu-SiOjj-Bereich zu einer ausgezeichneten Heißfestigkeit des feuerfesten Materials der Erfindung führt, wenn weitere Parameter, d. h. die Fe₂O₃-, Al₂O₃- und Alkalimetalloxid-Gehalte innerhalb enger Bereiche strikt geregelt werden. Diese Faktoren stehen insofern untereinander im Zusammenhang, als der Alkalimetalloxid-Gehalt die Menge des anwesenden B₂O₃ regell, wobei jedoch bei einem CaO-ZU-SiO₂-Verhältnis von mehr als 2,2:1 das Bor vornehmlich an das Alkalimetalloxid gebunden ist, und es unter diesen Umständen schwierig ist, den gewünschten Borgehalt geringer als 0,1 % und gleichzeitig einen Alkalimetalloxid-Gehalt von zumindest der äquivalenten Menge des B₂O₃ einzustellen. Diese Lehre kann der USA.-Patentschrift 3 275 461 nicht entnommen werden.

Vorzugsweise beträgt das Gewichtsverhältnis von Kalziumoxid zu Siliziumdioxid in der totgebrannten Magnesia zwischen 1,7:1 und 2,0:1. Es ist ferner bevorzugt, daß der Gehalt an Boroxid in der totgebrannten Magnesia weniger als 0,05 Gewichtsprozent betragen soll.

Außerdem kann die Magnesia vorteilhafterweise Chromoxid (Cr₂O₃) in einer Menge bis zu 0,5 Gewichtsprozent enthalten, wodurch die Verdichtung unterstützt wird.

Bei der Herstellung von totgebrannter Magnesia aus einem beliebigen Ausgangsmaterial, z. B. aus Magnesitmineral oder aus Meerwasserlauge, werden von den Herstellern große Anstrengungen unternommen, um Magnesiumhydroxid und Magnesia von hoher Reinheit zu erzielen. Jedoch enthalten auch die reinsten kommerziell erhältlichen feuerfesten Magnesiaprodukte Verunreinigungen, die hauptsächlich aus Kalk und Siliziumdioxid bestehen. Sie können auch Eisenoxid und Aluminiumoxid enthalten. Diese Substanzen sind üblicherweise im Bereich von 0,1 bis 5 Gewichtsprozent vorhanden. Es können auch zahlreiche andere Substanzen vorhanden sein. Im Bereich von 0,01 bis 0,5 Gewichtsprozent werden häufig Titanoxid, Manganoxid, Chromoxid und Boroxid gefunden. Spuren von zahlreichen anderen Elementen können in Mengen bis zu 0,01 Gewichtsprozent gefunden werden. Analysen der Spurenelemente, die in zwei handelsüblichen Magnesiatypen gefunden werden, sind in Tabelle 1 angegeben. Viele, wenn auch nicht alle in der Magnesia vorhandenen Substanzen beeinträchtigen die Feuerfestigkeitseigenschaften. Insbesondere wenn aus der Magnesia Steine geformt werden, beeinträchtigen sie die Hochtemperaturfestigkeit der Steine. Zur Zeit ist es ein Ziel der Hersteller von feuerfesten Produkten, insbesondere von feuerfesten Steinen, diese so auszubilden, daß sie eine hohe Festigkeit bei allen Temperaturen, jedoch insbesondere bei hohen Temperaturen und vor allem bei Temperaturen über 1200° C aufweisen. Gemäß der vorliegenden

Erfindung können, wie noch erläutert wird, magnesiahaltige feuerfeste Produkte hergestellt werden, die verbesserte Eigenschaften und insbesondere eine verbesserte Hochtemperaturfestigkeit besitzen. Insbesondere wurde nun gefunden, daß feuerfeste Produkte aus Magnesia, die Kalk, Süiziumdioxid, Eisenoxid, Aluminiumoxid und Boroxid enthält, dadurch gewonnen werden können, daß die Eigenschaften dieser Oxide, wie noch erläutert wird, kontrolliert

ίο werden und gleichzeitig sichergestellt wird, daß das Material, das zur Herstellung der feuerfesten Magnesia totgebrannt wird, eine ausreichende Menge von Natriumoxid, Kaliumoxid oder Lithiumoxid bzw. eine Substanz, die beim Totbrennen mindestens eines dieser Oxide ergibt, enthält

Somit bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung von totgebrannter feuerfester Magnesia, welches darin besteht, daß man das Totbrennen mit einer Masse vornimmt, die eine

so künstliche Magnesia enthält, die aus 90 bis 99 Gewichtsprozent Magnesiumoxid sowie Kalziumoxid, Süiziumdioxid, Eisenoxid, Aluminiumoxid und Boroxid besteht, wobei das Gewichtsverhältnis von Kalziumoxid zu Süiziumdioxid in der Masse zwischen 1-0:1 und 4,0:1 liegt und wobei die Masse ferner Natriumoxid oder ein chemisches Äquivalent davon enthält, wobei die Mengenverhältnisse von Kalziumoxid, Süiziumdioxid, Eisenoxid, Aluminiumoxid, Boroxid und Natriumoxid bzw. der chemischen Äquivalente davon derart gewählt werden, daß beim Totbrennen die erfindungsgemäße totgebrannte Magnesia gemäß obiger Definition gebildet wird.

35	Tabelle 1 Spurenelemente in künstlicher Magnesia	:il ppm Sorte 112
		0,06 0,2 0,24
40 U ..		0,03 0,06 0,06 8
W Nd .		0,2 0,08 0,02 0,4 0,6 0,6 0,6 0,1 0,15 5,0 0,3
Pr Ce 45 La Ba , Sn Mo Nb 5ο Zr Y ..		2
Sr ..		200 6 25 2
Rb Br 55 Ga Zn Cu .		3 4
Ni .		20 60
Mn 6ο V		10 500
Ti ..
K ..
Cl S .
65 P .
Na .
F .
B ..
Molants Sorte 11
0,06 0,2 0,08
0,02 0,06 0,06 0,3 0,08 0,08 0,02 0,4 0,2 0,6 0,2 0,04 0,06 1,2 0,3
2
IO IO OO O OV
3 4
6 20
0,2 350

5 '6

Die Magnesiamaterialien, die bei der Herstellung gungen Kalziumoxid für die Kombination mit anderen

der totgebrannten feuerfesten Magnesia gemäß der Substanzen freigibt

Erfindung verwendet werden, werden aus Seewasser, Unter dem Ausdruck sfliziumdioxidhaltiges Material magnesiumhaltigen Salzlösungen od. dgl. künstlich wird ein beliebiges Material verstanden, das Siliziumhergestellt Sie enthalten zwischen 90 und 99 Ge- 5 dioxid — gleichgültig ob in chemischer Kombination Wichtsprozent Magnesiumoxid, vorzugsweise minde- oder nicht — enthält bzw. daraus besteht und unter stens 95 oder 96 Gewichtsprozent, und ferner Kalk, den beim Totbrennen auftretenden Bedingungen Siliziumdioxid, Eisenoxid, Aluminiumoxid und Bor- Siliziumdioxid zur Kombination mit anderen Substanoxid. Zusätzlich können sie bis zu etwa 9,5 Gewichts- zen freigibt

prozent Chromoxid und andere Spurenelemente io Es ist zu berücksichtigen, daß die zu verwendenden enthalten. Das Verhätnis der Kalk- und Siliziumdi- kalkhaltigen oder siliziumdioxidhaltigen Stoffe keine oxidanteile in diesen Magnesiamaterialien liegt nor- merkbaren Mengen von anderen Bestandteilen, die malerweise im Bereich von 1,0:1 bis 4,0:1, Vorzugs- für die feuerfesten Eigenschaften des Produkts nachweise zwischen etwa 1,5:1 bis 2,7:1 und insbeson- teilig sein könnten, enthalten sollen. Wenn die kalkdere bei etwa 2,2:1. 15 haltigen und/oder siliziumdioxidhaltigen Stoffe dazu

Um die erfindungsgemäße totgebrannte feuerfeste verwendet werden sollen, um die Kalk- und Silizium-Magnesia herzustellen, die verhältnismäßig große dioxidanteile in das richtige Verhältnis zu bringen Anteile von einem oder mehreren Alkalimetalloxiden und — falls erforderlich und möglich — die Gesamtenthält, muß sichergestellt werden, daß die beim menge von gebranntem Kalk und Siliziumdioxid auf Totbrennen verwendete Magnesia eine ausreichende ao mindestens die vierfache Menge des Eisenoxids plus Menge von Natriumoxid oder einem chemischen Aluminiumoxids anzuheben, werden die kalkhaltigen Äquivalent davon, wie z. B. Kaliumoxid oder Li- und siliziumdioxidhaltigen Stoffe mit der Magnesia thiumoxid, enthält. Der Ausdruck chemisches Äqui- vermischt, bevor diese totgebrannt wird, wobei sie valent umfaßt hierbei auch solche Substanzen, die entweder dem Magnesiumhydroxidbrei oder der beim Totbrennen Natriumoxid oder ein äquivalentes 25 kaustischen, kalzinierten Magnesia zugesetzt werden. Oxid ergeben. Die verwendete Menge des Oxids, die Das Verhältnis von Kalk zu Siliziumdioxid wird beauch aus einer entsprechenden Verbindung erhalten stimmt auf Grund der Eigenschaften der aus der werden kann, liegt normalerweise über 0,20 oder Magnesia hergestellten Steine. Wenn das Verhältnis 0,25 Gewichtsprozent, im allgemeinen auch über von Kalziumoxid zu Siliziumdioxid weniger als 0,50 Gewichtsprozent und kann bis zu 1,0 Gewichts- 30 1,5: 1 beträgt, werden die gewünschten Festigkeitsprozent betragen. Sie sollte jedoch nicht so groß sein, werte nicht erzielt, und zwar auch dann, wenn die daß die Feuerfestigkeitseigenschaften der aus der Anteile von Boroxid, Eisenoxid und Aluminiumo^iJ totgebrannten Magnesia hergestellten feuerfesten Pro- niedrig sind und im gewünschten Verhältnis zum dukte beeinträchtigt wird. Die Menge des dem Magne- Natriumoxidanteil stehen. Dies zeigt die nachfolgende siaausgangsmaterial zugesetzten Oxids oder der Ver- 35 Tabelle 3. Wenn das Verhältnis von gebranntem Kalk bindung muß so gewählt sein, daß die nach dem Tot- zu Siliziumdioxid über 2,2: 1 liegt, wird beim Totbrennen in der Magnesia vorhandene Menge dem brennen das Boroxid bevorzugt vor dem Natriumoxid Restanteil von Boroxid mindestens gleich ist und den zurückgehalten, so daß es schwierig ist, gleichzeitig Anteil des Boroxids auf ein Maximum von 0,1 Ge- den gewünschten niedrigen Boroxidanteil von weniger wichtsprozent herabsetzt, falls in der Ausgangs- 40 als 0,1 % und einen dem Boroxidanteil mindestens magnesia ein höherer Anteil vorhanden war. Die gleichen Natriumoxidanteil zu erzielen. Um eine exakte Menge kann durch Versuche leicht gefunden Dichte des Produkts von mindestens 3,2g/ccm zu werden. Geeignet ist normalerweise ein prozentualer erzielen, muß das Totbrennen in der Weise erfolgen, Gewichtsantail, der das Doppelte des prozentualen daß die Maximaltemperatur mindestens 165O⁰C und Gewichtsanteils des Boroxids beträgt. Geeignete 45 die Aufheizungsgeschwindigkeit über 1000⁰C minde-Verbindungen des Natriumoxids sind z. B. Natrium- stens 20⁰C pro Minute beträgt. Wenn eine geringere karbonat, Natriumhydroxid und Natriumsulfat. Na- Aufheizungsgeschwindigkeit angewendet wird, ist es triumchromat kann ebenfalls verwendet werden. schwierig, ein Produkt von ausreichender Dichte zu Dagegen sollten die Natriumhalogenide, wie z. B. das erzielen. Bei 2° C pro Minute wird eine Dichte von Chlorid und das Fluorid, nicht verwendet werden, 50 etwa 3,1 g/ccm erzielt und bei 10° C pro Minute eine wenn auch das natürliche Vorhandensein dieser Dichte von etwa 3,2 g/ccm. Nur bei einer Aufheizungs-Verbindungen in begrenzter Menge und als normale geschwindigkeit von mehr als 20° C pro Minute können Verunreinigung hingenommen werden kann. Auch Dichten von 3,25 bis 3,35 g/ccm erzielt werden. Die andere Natriumsalze, durch welche schädliche Sub- Aufheizungsgeschwindigkeit unter einer Temperatur stanzen eingeführt würden, wie z. B. Natriumborat, 55 von 1000⁰C ist nicht kritisch,
sind nicht verwendbar. Im folgenden wird die Herstellung von totgebrannter

Falls erforderlich, können kalkhaltige und/oder feuerfester Magnesia gemäß der Erfindung an Hand

siliziumdioxidhaltige Materialien dem für das Tot- der Tabellen 2, 3 und 4 näher beschrieben. Ferner

brennen verwendeten Ausgangsmaterial zugefügt wer- werden Vergleichsbeispiele angegeben, welche die

den, um die Kalk- und/oder Siliziumdioxidanteile 60 Deutung der genannten Konzentrationsgrenzen gemäß

sowie das Verhältnis von Kalk zu Siliziumdioxid auf der Erfindung veranschaulichen,

die erfindungsgemäß vorgeschriebenen Werte zu Die Experimente wurden durchgeführt mit kausti-

bringen. scher Magnesia, die hergestellt wurde durch leichtes

Unter den Ausdruck kalkhaltiges Material soll ein Kalzinieren von Magnesiumoxid, welches aus Seebeliebiges Material verstanden werden, welches Kai- 65 wasser mittels gebranntem Kalk und mittels Dolomitziumoxid — gleichgültig ob in chemischer Kombina- kalk ausgefällt wurde. Die Kalzinierung wurde in tion oder nicht — enthält oder daraus besteht, und wel- einem mehrherdigen Herreshoffofen durchgeführt, woches unter den beim Totbrennen auftretenden Bedin- bei die erreichte Höchsttemperatur zwischen 900 und

9SO⁰C lag, und zwar so lange, bis das Material zwischen % und 2 % Brennverlust (ignition loss) hatte. Das kaustische Kalzinat wurde analysiert unter Verwendung eines direkt schreibenden Spektrophotometers. Die Anteile der verschiedenen Verunreinigungen, Kalk, Siliziumdioxid, Eisenoxid und Aluminiumoxid wurden dann auf die erforderlichen Werte eingestellt, indem Zusätze, z. B. spanischer Quarzit für Siliziumdioxid und Dolomitflugstaub für Kalk, in den erforderlichen Mengen zugeführt und gründlich eingemischt wurden. Der Gehalt an Boroxid aller Proben wurden zwischen 0,05 und 0,25% festgestellt. Jeder Probe wurde ein Gewichtsanteil von Natriumkarbonat, der äquivalent zu 0,5% Natriumoxid war, zugeführt und eingemischt. Die Mischung wurde dann bei etwa 3000 kg/cm² brikettiert und bei 1700° C totgebrannt. Die erhaltenen totgebrannten Magnesite hatten Dichten zwischen 3,20 und 3,35 g/ccm und eine mittlere Kristallgröße von 20 bis 60 Mikron.

Aus den verschiedenen totgebrannten Magnesiten wurden dann nach dem folgenden Verfahren Steine hergestellt:

Die totgebrannte Magnesia wurde gebrochen und zu einer für die Steinherstellung geeigneten Korngrößeamischung sortiert, bei der 70% der Teilchen zwischen einem 5-Maschensieb und einem 72-Maschensieb (britisches Standardsieb) lagen und 30% der Teilchen durch ein 72-Maschensieb hindurchgingen. Der durch das 72-Maschensieb hindurchgehende Anteil der Mischung wurde in einer Kugelmühle hergestellt, durch Mahlen auf eine spezifische Oberfläche zwischen 0,20 und 0,25 m²/g. Etwa 4% eines organischen Bindemittels wurden dann zu der mit abgestufter Korngröße vorliegenden Magnesia hinzugefügt Das organische Bindemittel war eine Sulfitlaugenlösung mit einem spezifischen Gewicht von 1,2. Nach sorgfältigem Mischen der Masse wurde diese in einer Preßform bei «inem Druck von etwa 1200 kg/cm² gepreßt. Die geformten Steine wurden dann bei einer Temperatur zwischen 1650 und 1700⁰C gebrannt, beispielsweise 5 Stunden lang bei 1650⁰C unter Verwendung einer Aufheizgeschwindigkeit von nicht mehr als 300° C pro Stunde.

Die Resultate der verschiedenen Experimente sind in den Tabellen 2, 3 und 4 gezeigt, in denen die

ίο Analysen der jeweils hergestellten totgebrannten Magnesiaproben sowie die Bruchfestigkeiten der daraus in der beschriebenen Weise hergestellten feuerfesten Steine angegeben sind.

Der Bruchmodul der von jeder Magnesiaprobe hergestellten Steine wurde nach dem folgenden Verfahren bestimmt.

Ein Probestück mit einem quadratischen Querschnitt von 2,5 · 2,5 cm, das aus dem gebrannten Stein herausgeschnitten wird, wird bei der Prüftempe-

ratur in der Nähe seiner Enden auf Schneiden gelagert und im Mittelpunkt durch eine gewichtsbelastete bewegliche Schneide belastet. Das Gewicht wird mit einer konstanten Geschwindigkeit vergrößert, derart, daß die Spannung mit einer Geschwindigkeit von

as 42 kg/cm*/Min. zunimmt, bis der Bruch jedes Prüfstückes eintritt. Der Bruchmodul wird dann aus der beim Bruch anliegenden Kraft und den Dimensionen des Prüfstückes unter Verwendung der Formel

2bd*

bestimmt, wobei W die Last in Kilogramm, / den Abstand zwischen den Unterstützungsschneiden in Zentimetern, b die Breite der Probe in Zentimeter und d die Höhe der Probe in Zentimeter bedeutet

Tabelle 2 Wirkung von Eisenoxid und Aluminiumoxid

Analyse der totgebrannten Magnesia

Beispiel

CaO

SiO₁

Al₂O₃....
Fe₂O₃....
Cr₂O₃ ....

B₂O₈

Na₂O ....
MgO ....
Verbatims

CaO%/SiO»%

Eigenschaften der gebrannten Magnesitsteine
Bruchmodul einer
2,5 · 2,5 · 15 cm- Stange
in kg/cm⁸ bei

1200⁰C

1400⁰C

1500°C

Verhältnis
% AI₈O₃+ Fe₂O₈
% CaO + %SiO,

1,36
0,78
0,28
0,17
0,37
0,03
0,05
96,4
1,9

135
120
109

0,21

2,74

1,71
0,31
0,12
0*39
0,02
0,07
94,3

137
133
130

0,10

2,81 1,72 0,06 0,50 0,04 0,01 0,05

183
127

1,89

0,47
1,33
0,02
0,02
0*18

2,1

0,64

2,48
0,91
0,41
1,56
0,03
0,04
0,10

2,7

115
11
8,5

0,58

4,17
2,15
0,41
0,05
0,05
0,1»
CU2

139

126

78

0,17

2,48
1,20
0,12
2,12
(U3
0,05
0,06
93,4
2,1

70
28
8,4

0,61

2,75
0,86
0,56
3,91
0,04
0,05
0,05
91,7
3,2

86
10,5

2,69
0,76
0,26
0,63
0,02
0,02
0,03
954
3,5

168
42
24

0,26

TabelleS-Wirkung des Verhältnisses CaO zu SiO₂

10

Analyse der totgebrannten Magnesia

	' X'	■ 3.■ ■ ■	Beispiel	' 4.	5	6	7
1	0,99	0,70	0,96	1,27	1,36	1,36
0,65	1,01	0,70	'0,71	0,73	0,74	0,78
2,70	0,29	0,31	0,29	0,30	0,26	0,28
0,30	0,15	0,15	0,15	0,15	0,15	0,17
0,15	0,03	0,05	0,03	0,04	0,05	0,37
0,03	<0,01	<0,01	<0,01	<0,01	<0,01	0,03
<0,01	0,04	0,02	0,03	0,04	0,02	0,05
0,10	97,4	98,5	97,7	97,5	97,2	96,8
96,0	1,0:1	1,0:1	1,3:1	1,7:1	1,8:1	1,7
0,3:1	22,5	30,5	46	116	127	135
66	12,5	14	19,5	98	105	—
35	10,5	10,5	10,5	77	84	109
17,5

CaO

SiO, Λ.

Al₂O₈

Fe₂O₈

Cr₂O₃

B₂O₃

Na₅₁O

MgO '

Verhältnis Ca°/₀/SiO₂°/₀

Eigenschaften der gebrannten

Magnesitsteine

Bruchmodul einer 2,5 ·, 2,5 · 15 cm Stange in kg/cm² bei

1200⁰C

1400⁰C

1500⁰C

1,23 0,61 0,24 0,12 0,36 0,04 0,04 97,2 2,0

Tabelle 4

Wirkung von Boroxid und Alkalimetalloxid (Eisenoxid plus Aluminiumoxid <l/4 (SiO₂ + CaO)

Analyse der totgebrannten Magnesia

	2	3	4	Beispiel	6	7	8	9
1	1,60	1,68	1,22	5	1,60	0,75	0,74	0,64
2,35	2,59	2,62	2,23	1,16	2,58	1,26	1,17	1,37
4,52	0,14	0,10	0,24	2,09	0,34	0,27	0,28	0,28
0,30	0,64	0,48	0,42	0,25	0,45	0,15	0,15	0,17
0,56	0,12	0,03	0,03	0,33	0,03	0,35	0,44	0,38
0,07	0,05	<0,01	0,04	0,05	0,14	0,05	0,01	0,06
0,08	0,02	0,03	0,10	0,07	0,05	0,03	0,04	0,08
0,12	94,6	94,5	95,4	0,11	94,7	96,7	96,7	96,8
91,8	1,6	1,6	1,8	95,5	1,6	1,7	1,6	2,1
1,9	23	157	122	1,8	10,5	95	115	125
124	12,6	98	120	116	<7	56	89	—
—	9,5	87	—	—	<7	—	70	116
100			96

SiO₂ j

CaO ,

Al₂O₃

Fe₂O₄

Cr₂O₃

B₂O₃

Na₂O

MgO

Verhältnis CaO °/₀/SiO₂°/₀ ..

Eigenschaften der gebrannten

Magnesitsteine
Bruchmodul einer
2,5 · 2,5 · 15 cm - Stange in
kg/cm² bei ^r

1200°C

1400⁰C

1500⁰C

0,64 1,38 0,22 0,13 0,35 0,11 0,02 96,9 2,2

Wenn man zunächst die in der Tabelle 2 wiedergegebenen Resultate betrachtet, erkennt man, daß die Beispiele 1, 2, 3 und 6 die Herstellung der totgebrannten Magnesia gemäß der Erfindung veranschaulichen, wobei die Produkte zwischen den erforderlichen kritischen Zusammensetzungsgrenzen liegen und die daraus hergestellten feuerfesten Steine eine gute Hochtemperaturfestigkeit, gemessen durch den Bruchmodul, bei jeder der drei betrachteten Temperaturen aufweisen. Die Beispiele 4, 5, 7 und 8 liegen außerhalb des Bereichs der Erfindung und zeigen die nachteilige Wirkung eines außerhalb der kritischen Grenzen liegenden Gehaltes an Eisenoxid und Aluminiumoxid bei verschiedenen Verhältnissen von Kalk zu Siliziumdioxid. Auch Beispiel 9 entspricht nicht der vorliegenden Erfindung, wobei der Gesamtgehalt von Eisenoxid plus Aluminiumoxid in der totgebrannten Magnesia gerade außerhalb des angegebenen spezifischen Prozentsatzes liegt und außerdem mit einem hohen Verhältnis von Kalk zu Silizium-

dioxid gekoppelt ist

In der TabeDe 3 veranschaulichen die Beispiele 5, 6, 7 und 8 totgebrannte feuerfeste Magnesia gemäß der Erfindung. Die Beispiele 1, 2, 3 und 4 entsprechen nicht den kritischen Zusammensetzungsgrenzen, da

ihre Verhältnisse von Kalk zu Siliziumdioxid unter dem Minimum von 1,5:1 liegen.

Die Tabelle 4 veranschaulicht den Effekt eines Boroxid- und Alkalimetallgehaltes auf die Eigenschaften der totgebrannten Magnesia. Von den

Beispielen in dieser Tabelle entsprechen die Beispiele 2, 6, 7 und 10 nicht der Erfindung, da die Prozentanteile von Natriumoxid geringer sind als die entsprechenden Prozentanteile von Boroxid. Auch die Beispiele

und 10 entsprechen nicht der Erfindung, da der Boroxidgehalt außerhalb der kritischen oberen Grenze für diesen Bestandteil der totgebrannten Magnesia liegt. Die angegebenen Beispiele zeigen, wie kritisch die Zusammensetzungsgrenzen sind, die bei jedem der genannten Bestandteile der totgebrannten feuerfesten Magnesia eingehalten werden müssen, damit die daraus hergestellten feuerfesten Produkte die erfindungsgemäß zu erzielende verbesserte Hochtemperaturfestigkeit aufweisen. Die Beispiele zeigen ferner, daß es nicht ausreicht, daß nur ein Teil der Zusammensetzungsgrenzen beachtet wird. Es müssen vielmehr alle genannten Kriterien berücksichtigt werden, wobei S der wesentliche Gesichtspunkt der Erfindung in der Erkenntnis liegt, daß durch die spezielle Kombination aller dieser Kriterien eine totgebrannte feuerfeste Magnesia von besonders hoher Qualität erhalten werden kann.

Claims (5)

karbonat) als Ausgangsmaterial hergestellt wurden. Patentansprüche: Heute ist das Ausgangsmaterial zwar häufig auch noch Magnesit, sehr oft aber ein Magnesiumhydroxid, das

1. Feuerfeste totgebrannte Magnesia, enthaltend aus Meerwassersole od. dgL ausgefällt oder in Form zwischen 90 und 99 Gewichtsprozent MgO, einen 5 des Minerals Brucit verwendet wird. Das Ausgangs-Gehalt an Kalk und Kieselsäure in einem mole- material — gleichgültig welches — wird zuerst totkularen Verhältnis von mehr als 1,0:1 und einen gebrannt, wenn es in Magnesia (Periklas) umgewandelt Gehalt an mindestens einem der Oxide Li₂O, Na₂O wird, wobei man das Totbrennen nicht immer in und KgO, insbesondere hergestellt nach Patent einem einzigen Schritt durchführt. Um eine feinkörnige 1571317, dadurch gekennzeichnet. io feuerfeste Masse zu erhalten, wobei die einsLelnen daß die totgebrannte Magnesia einen Gehalt an Stücke von beträchtlicher Größe, z. B. zwischen Magnesiumoxid (MgO) von 90 bis 99 Gewichts- 5 und 25 mm, sein sollen, geht man häufig so vor, prozent, bis zu 5 Gewichtsprozent an Calcium- daß das Ausgangsmaterial zuerst zu einem chemisch oxid (CaO), ein Gewichtsverhältnis von Calcium- aktiven oder kaustischen Oxid calciniert wird, welches oxid zu Siliciumdioxid (SiO₂) von zwischen 15 dann unter Hochdruckwalzen brikettiert wird. Die 1,5:1 und 2,2:1, Eisenoxid (Fe₂O₈) und Alu- Briketts werden dann bei einer hohen Temperatur, miniumoxid (Al₂O₃) in einer Gesamtmenge in z. B. zwischen 1650 und 1900⁰C, in einem Schachtofen Gewichtsprozent bis zu einem Viertel der Gewichts- oder Drehofen gebrannt. Derartiger totgebrannter mengen an Calciumoxid und Siliciumdioxid, Magnesit wird für die Herstellung von feuerfesten Boroxid (B₂O₃) bis zu 0,1 Gewichtsprozent und 20 Materialien verwendet, die als Auskleidungen in das erwähnte, zumindest eine Oxid, ausgewählt metallurgischen öfen verwendet werden, insbesondere aus Natriumoxid (Na₂O), Kaliumoxid (K₂O) und in Stahlschmelzöfen, wie z. B. Siemens-Martin-Öfen, Lithiumoxid (Li₂O) in einer Gesamtmenge aufweist, Lichtbogenelektroöfen und insbesondere heutzutage die zumindest dem Gewicht des Boroxids äquiva- in Sauerstoffkonvertern, die beim LD-, LD/AC und lent ist und maximal 0,25 Gewichtsprozent be- 25 dem Kaldo-Verfahren verwendet werden. Üblicherträgt, weise verwendete feuerfeste Massen bestehen aus

2. Totgebrannte Magnesia nach Anspruch 1, Magnesia, entweder allein oder z. B. in Kombination dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsver- mit Chromerz oder totgebranntem Dolomit. Die hältnis von Calciumoxid zu Siliciumdioxid in der feuerfesten Massen können sowohl in keramisch Magnesia zwischen 1,7:1 und 2,0:1 liegt. 30 gebundener Form (z. B. gebrannt) und chemisch

3. Totgebrannte feuerfeste Magnesia nach gebundener Form vorliegen. Die vorliegende Erfin-Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dung trifft hauptsächlich keramisch gebundene magneder Boroxidgehalt der Magnesia höchstens 0,05 Ge- siahaltige, feuerfeste Massen.

wichtsprozent beträgt. In der USA.-Patentschrift 3 275 461 ist eine feuer-

4. Totgebrannte feuerfeste Magnesia nach einem 35 feste Magnesia beschrieben, die zu 95 bis 99 Geder Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, wichtsprozent MgO + CaO, bis etwa 1 Gewichtsdaß die Magnesia außerdem noch Chromoxid prozent SiO₂ und bis etwa 3 Gewichtsprozent CaO (Cr₂O₃) in einer Menge bis zu 0,5 Gewichtsprozent enthält, wobei das Gewichtsverhältnis von CaO zu enthält. SiO₂ 2:1 bis 3: 1 und der B.jO₃-Gehalt in Gewichts-

5. Totgebrannte Magnesia nach einem der 40 prozent weniger als der Quotient

Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß „ . , „ _ _ . , _._ .„,,_ΛΛ

die Magnesia ein Schüttgewicht von mindestens (Gewichtsprozent CaO +- Gewichtsprozent SiO₂)²/100

3,2g/ccm aufweist. betragen soll. Eine gemäß der USA.-Patentschrift

hergestellte feuerfeste Magnesia weist jedoch eine im

45 Vergleich zu den Produkten der Erfindung geringere Heißfestigkeit auf.

Das Hauptpatent 1 571 317 betrifft ein Verfahren zur Herstellung totgebrannter feuerfester Magnesia hoher Reinheit, welches darin besteht, daß ein Magne-

Die Erfindung betrifft feuerfeste totgebrannte 5° siamaterial totgebrannt wird, welches einen merk-Magnesia, enthaltend zwischen 90 und 99 Gewichts- liehen Gehalt an Natriumoxid oder einem chemischen prozent MgO, einen Gehalt an Kalk und Kieselsäure Äquivalent desselben enthält. Dabei wird eine totin einem molekularen Verhältnis von mehr als 1,0:1 gebrannte feuerfeste Magnesia hoher Reinheit er- und einen Gehalt an mindestens einem der Oxide halten, aus der feuerfeste Steine hergestellt werden Li₂O, Na₂O und K₂O, insbesondere hergestellt nach 55 können, die einen Bruchmodul bei 1260⁰C aufweisen, Patent 1 571 317. der mindestens 100% größer ist als derjenige vcn Die feuerfeste Magnesia der Erfindung ist zur Ver- Steinen, die in der gleichen Weise und aus der gleichen Wendung bei der Herstellung von magnesiahaltigen, Magnesia hergestellt sind, die jedoch keinen wesentfeuerfesten Gegenständen oder Massen, z. B. Mauer- liehen Gehalt an Natriumoxid oder einem chemischen steinen, Blöcken, Mörtel, Stampfmassen, Preßmassen ⁶° Äquivalent desselben enthalten,
und gießfähigen Produkten, die aus totgebrannter Die Erfindung ist auf eine Weiterbildung der im Magnesia, gegebenenfalls in Kombination mit Chrom- Hauptpatent beschriebenen Erfindung gerichtet,
erz oder anderen feuerfesten Mineralen und Oxiden Die totgebrannte Magnesia der Erfindung weist hergestellt werden, geeignet. einen Gehalt an Magnesiumoxid (MgO) von 90 bis Feuerfeste Magnesia und totgebrannte Magnesia 65 99 Gewichtsprozent, bis zu 5 Gewichtsprozent an werden in der Technik häufig als feuerfester Magnesit Calciumoxid (CaO), ein Gewichtsverhältnis von und totgebrannter Magnesit bezeichnet, da sie früher Calciumoxid zu Siliciumoxid (SiO₈) von zwischen hauptsächlich aus natürlichem Magnesit (Magnesium- 1,5 :1 und 2,2:1, Eisenoxid (Fe₂O₃) und Aluminium-