DE19548589A1 - Baumaterial - Google Patents

Description

Erfindungsgebiet

Die Erfindung betrifft ein hitzebeständiges Baumaterial aus Periklas, Forsterit und Spinell und Stoffen, die zur Ausmauerung von Sinter- und Übergangsteilen von Drehöfen für die Zementproduktion, von Öfen für die Kalkproduktion und von Öfen für die Stahlherstellung dienen, in denen es zum Kontakt der Metalle und der Schlacke mit der Ausmauerung kommt.

Stand der Technik

In der bisherigen Praxis werden die genannten hitzebeständigen Baumaterialien und Stoffe unter Beigabe von Chromerz und Spinell (MgO + Al₂O₃) zur eisenfreien oder eisenhaltigen Magnesia hergestellt. Die vorstehenden Stoffe werden in einem solchen Verhältnis gemischt, daß die gewünschte Zusammensetzung des Baumaterials gewährleistet ist, und dann werden aus dieser Mischung Preßstücke hergestellt, die in Tunnel-, Wagenkammeröfen oder in anderen Öfen bei Temperaturen von 1500-1750°C gebrannt werden.

Der Spinell (MgO + Al₂O₃) für Baumaterialien wird entweder durch Sintern oder Schmelzen von Aluminiumoxiden und eisenfreiem Magnesiumsinter hergestellt.

Die Nachteile der bekannten Baumaterialien bestehen darin, daß es bei Magnesiumchrom- und Chrommagnesium-Baustoffen zur Reduktion des dreiwertigen Chroms zu sechswertigem Chrom kommt, der krebserregend ist. Aus diesem Grund wird der Einsatz dieser Baustoffe beschränkt oder untersagt.

Bei aluminium-spinellitischem Baumaterial erweist sich eine hohe Wärmeleitfähigkeit als Nachteil, die zu einem Überhitzen von Wärmeaggregaten, aber auch zu einem hohen Aufwand und zu hohen Kosten führt.

Technische Lösung gemäß der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein hitzebeständiges Baumaterial der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die erwähnten Nachteile vermieden und die Nutzungseigenschaften vermehrt werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Baumaterial aus einer Grundmischung hergestellt ist, die aus 2-11 Gew.-% Al₂O₃, aus 2-13 Gew.-% SiO₂ und aus einem Rest bis 100 Gew.-% aus MgO chemisch zusammengesetzt ist. Die Mischung ist von einem gemeinsamen Verhältnis zweier Grundmaterialien bestimmt, welche die geforderte Zusammensetzung sichern, und zwar des 5-40 Gew.-% Sintermaterials mit einer etwa eutektischen Zusammensetzung der Mineralien Forsterit, Periklas und Spinell nach dem ternären Zustandsdiagramm Al₂O₃-SiO₂-MgO, d. h. 19-27 Gew.-% Al₂O₃, 22-32 Gew.-% SiO₂ und 44-55 Gew.-% MgO₂. Als zweites Grundmaterial ist 60-95 Gew.-% Sintermaterial aus hochreinem Magnesium mit mindestens 97 Gew.% MgO₂ vorgesehen.

Die Herstellung des Sintermaterials mit eutektischer Zusammensetzung, sogenannter Doppelsinter, erfolgt beispielsweise aus hochreinem Kaolinit mit einem Gehalt an Al₂O₃ von 38,2-42 Gew.-%, SiO₂ von 43,0-47,0 Gew.-% und einem sehr niedrigen Alkaligehalt von bis zu 1,5 Gew.-%.

Kaolinit der erwähnten Zusammensetzung wird gemahlen, wobei seine Mahlfeinheit (Korngröße) bei mindestens 90 Gew.% unter 0,06 mm liegt, und wird gemischt entweder mit ätzendem, reinem Magnesit oder mit reinem Magnesitinter, der einen Gehalt an MgO von mindestens 97 Gew.-% sowie mindestens 90 Gew.-% eine Korngröße unter 0,06 mm hat. Vorteilhaftes Mischungsverhältnis von Kaolinit und von Magnesiummaterial ist 1,2 : 1 und 1 : 1. Dieses Verhältnis sichert die etwa eutektische Zusammensetzung der Mischung bei der erwähnten, chemischen Zusammensetzung der vermischten Bestandteile. Das Mischen erfolgt in einem hochtourigen Gegenstrommischer mit Zusatz von wasserfreiem Stoff von 1-2 Gew.-%, und zwar im Fall der Benutzung von ätzendem Magnesit mit dem Zusatz von Sulfidlauge von 1-2 Gew.-% und einer Dichte von 28° Be. Im Fall der Mischung mit dem Magnesitsinter wird nur Sulfidlauge zugegeben. Der Mischungsvorgang dauert 15 bis 20 Minuten. Auf diese Weise vermischtes Material wird durch mehrmaliges Pressen mit einem Druck von 60-80 MPa in die für das Brennen vorgesehenen Preßstücke gepreßt, die dann in den Tunnel- und Wagenkammeröfen bei Temperaturen bis zu 1700°C drei Stunden lang gebrannt werden. Die Temperatursteigerung beträgt 70-90°C pro Stunde und folgt einer kontinuierlichen Kurve. Die auf diese Weise gewonnenen, gebrannten Preßstücke werden dann bis zur Körngröße von unter 3 mm zerkleinert.

Dieses Sintermaterial, sogenannter Doppelsinter, der einer von Grundwerkstoffen der gebildeten Mischung mit 5-40 Gew.-% ist, hat folgende Eigenschaften:

MgO
44-55 Gew.-%
Al₂O₃	19-27 Gew.-%
SiO₂	22-32 Gew.-%
Volumengewicht	min. 2,5 g/cm³
Saugfähigkeit	max. 13%
Scheinbare Porigkeit	max. 25%

Doppelsinter aus Spinell, Forsterit und einem kleinen Gehalt an Periklas kann in der Mischung mit dem reinen Magnesiumsinter zur Herstellung von besonders hitzebeständigen Baumaterialien oder Spritzmaterialien und Mörteln benutzt werden. In diesen Materialien wird der Doppelsinter als Verbindungsmaterial der neuen Mischung benutzt. Durch Verwendung dieses besonderen Doppelsinters werden Baustoffe gewonnen, deren Vorteile eine kleine Wärmeleitfähigkeit, eine große Beständigkeit gegen Temperaturänderungen und eine Beständigkeit gegen Zementsinter sind, weshalb sie in Zementdrehöfen verwendbar sind. Ferner sind diese Baustoffe durch eine hohe Dichte und eine kleine Porigkeit gekennzeichnet, so daß sie in Stahlaggregaten sowie in Laboröfen verwendet werden können.

Ausführungsbeispiel

Es wurden Modellbaustoffe aus den Grundmaterialien nach Tabelle 1 hergestellt.

Chemische Zusammensetzung und Eigenschaften der benutzten Grundmaterialien:

Tabelle 1

Die Grundmischungen wurden in den Zusammensetzungen nach Tabelle 2 vorgenommen. Als Zusatz wurde flüssige Sulfidlauge von 1,0-2,0 Gew.-% und der Dichte von 28° BE zugegeben. Die Feuchtigkeit der Grundmischung betrug 1,8-2,0 Gew.-%. Die Mischung wurde im Gegenstrommischer 15 Minuten lang gemischt.

Tabelle 2

Das Baumaterial wurde mit einem Druck von 100 MPa in die Preßstücke mit den Maßen 250 × 125 × 65 mm gepreßt. Sie wurden in einem Kammerofen bei einer Temperatur von 1700°C drei Stunden lang gebrannt. Die Eigenschaften von Modellbaustoffen sind in Tabelle 3 angeführt.

Physikalische und mechanische Eigenschaften von periklasforsteritisch­ spinellitischen Baustoffen:

Tabelle 3

Gewerbliche Anwendbarkeit

Hitzebeständiges Baumaterial aus Periklas, Forstreit und Spinell gemäß der Erfindung ist für die Verwendung in Zementdrehöfen, in Stahlaggregaten und Laboröfen geeignet. Bei der Verwendung der entsprechenden, die Korngröße betreffenden Zusammensetzung und der bekannten Zusätze ist die Voraussetzung für die Anwendung als Grundmischung für die Herstellung von druckbeaufschlagten Stoffen, Spritzstoffen, Gußstoffen und Mörteln gegeben.

Claims (1)

1. Hitzebeständiges Baumaterial aus Periklas, Forsterit und Spinell, dadurch gekennzeichnet, daß es aus 2-11 Gew.-% Al₂O₃, aus 2-13 Gew.-% SiO₂ und aus einem Rest bis 100% Gew.-% aus MgO besteht, wobei die Mischung durch ein Verhältnis zweier Grundmaterialien bestimmt ist, welche die erforderliche Zusammensetzung der Mischung gewährleisten, nämlich 5-40 Gew.-% Sintermaterial mit 19-27 Gew.-% Al₂O₃, 22-32 Gew.-% SiO₂, 44-55 Gew.-% MgO und 60-95 Gew.-% Sinnetermaterials aus hochreinem Magnesium mit mindestens 97% Gew.-% MgO.