DE19919264A1 - Verfahren zur Herstellung eines Feuerfeststeins - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Feuerfeststeins

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Feuerfeststeins mit folgenden Schritten: DOLLAR A a) Zerkleinern einer als Glas mit einem SiO¶2¶-Gehalt von mindestens 95 Gew.-% vorliegenden ersten Komponente (K1), DOLLAR A b) Mischen der ersten Komponente (K1) mit mindestens einer zweiten Komponente (K2) in einem Verhältnis x(K1) : y(K2), wobei x = 15 bis 80 Gew.-% und y = 15 bis 80 Gew.-%, DOLLAR A c) Pressen einer aus der ersten (K1) und zweiten Komponente (K2) gebildeten Mischung und DOLLAR A d) Sintern.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Feuerfeststeins und einen Feuerfeststein.
Nach dem Stand der Technik sind unter den Feuerfeststeinen unter anderem Silikasteine bekannt. Sie haben einen SiO2- Gehalt von mehr als 93 Gew.-%. Silikasteine werden aus zer­ kleinerten Quarziten, Sandsteinen, Kieselquarz und fast mit immer mit Kalkmilch hergestellt. Die vorgenannten Quarzroh­ stoffe kommen natürlich in variierender Zusammensetzung und Struktur vor. Die Variationen in der Zusammensetzung und Struktur beeinflussen die Umwandlungseigenschaften des Quar­ zes. Die Parameter zur Herstellung des Feuerfeststeins müssen in Abhängigkeit des jeweiligen Umwandlungsverhaltens immer wieder neu angepasst werden. Das ist Zeit- und kostenaufwen­ dig.
Die aus herkömmlichen SiO2-Rohstoffen hergestellten Silika­ steine weisen eine Wärmewechselbeständigkeit von etwa 30 auf. D. h. eine Einwirkung von mehr als 30 Hitzeschocks führt zur Zerstörung des Silikasteins.
Außerdem ist beim Einsatz von Silikasteinen in Drehrohröfen eine Verbesserung der Stand- bzw. Warmfestigkeit sowie der Abriebsfestigkeit wünschenswert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere ein Feuerfeststein angegeben werden, dessen Herstellung verein­ facht und der in seinen Eigenschaften verbessert ist. Ferner soll ein einfach und kostengünstig durchführbares Verfahren zur Herstellung eines solchen Feuerfeststeins bereitgestellt werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 8 und 15 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 6, 9 bis 14 und 16 bis 19.
Nach Maßgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Feuerfeststeins mit folgenden Schritten vorgesehen:
  • a) Zerkleinern einer als Glas mit einem SiO2-Gehalt von mindestens 95 Gew.-% vorliegenden ersten Komponente K1,
  • b) Mischen der ersten Komponente mit mindestens einer zwei­ ten Komponente K2 in einem Verhältnis x(K1) : y(K2), wobei x = 15 bis 80 Gew.-% und y = 15 bis 80 Gew.-%,
  • c) Pressen einer aus der ersten K1 und zweiten Komponente K2 gebildeten Mischung und
  • d) Sintern.
Durch den Einsatz von SiO2-Glas als erste Komponente wird ei­ ne Variation in der Zusammensetzung der Mischung vermieden. Das vereinfacht die Herstellung des Feuerfeststeins. Es kön­ nen insbesondere die Sinterparameter stets unverändert gelas­ sen werden.
Solches SiO2-Glas fällt als Sondermüll bei der Herstellung von Nachrichtenfasern an. Es kann durch die Verwertung als erste Komponente zur Herstellung von Feuerfeststeinen sinn­ voll entsorgt werden.
Die unter Verwendung von SiO2-Glas hergestellten Feuerfest­ steine weisen überraschenderweise deutlich verbesserte Eigen­ schaften auf. Deren Wärmewechselbeständigkeit liegt im Be­ reich von 60. Die Warmfestigkeit und die Abriebsfestigkeit sind ebenfalls verbessert.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die zweite Kompo­ nente K2 aus der folgenden Gruppe ausgewählt: Al2O3, SiC, MgO, Dolomit, ZrO2, SiN. Durch den Zusatz einer oder mehrerer der vorgenannten zweiten Komponenten wird die Warmfestigkeit des Feuerfeststeins wesentlich erhöht.
Die Mischung kann als dritte Komponente K3 Mullit in einem Gehalt von höchstens 10 Gew.-% enthalten. Das ermöglicht wei­ terhin die Anpassung der Eigenschaften des Feuerfeststeins an das jeweilige Anforderungsprofil.
Die erste Komponente K1 wird beim Schritt lit. a vorzugsweise auf eine mittlere Korngröße von 4 mm, vorzugsweise von 3 mm, zerkleinert. Das ermöglicht die Herstellung besonders dichter Grünlinge.
Nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal weist die erste Komponente K1 einen SiO2-Gehalt von mindestens 98 Gew.-%, vor­ zugsweise von mehr als 99 Gew.-%, auf. Der Einsatz von beson­ ders reinem SiO2-Glas erleichtert weiter die Herstellung. Die Warmfestigkeit von daraus gebildeten Feuerfeststeinen ist be­ sonders hoch.
Wenn als zweite Komponente Al2O3 verwendet wird, beträgt die maximale Sintertemperatur vorzugsweise 1650°C. Wenn als zwei­ te Komponente SiC verwendet wird, beträgt die maximale Sin­ tertemperatur zweckmäßigerweise mehr als 2200°C. Das ermög­ licht jeweils die Herstellung besonders dichter Feuerfest­ steine.
Nach weiterer Maßgabe der Erfindung ist ein Feuerfeststein vorgesehen, hergestellt unter Verwendung einer aus zerklei­ nertem Glas mit einem SiO2-Gehalt von mindestens 95 Gew.-% be­ stehenden ersten Komponente K1 und einer zweiten Komponente K2. Ein solcher Feuerfeststein ist einfach und billig her­ stellbar. Seine Wärmewechselbeständigkeit, Warm- und Abriebs­ festigkeit sind erheblich verbessert.
Der Feuerfeststein kann die vorerwähnten Ausgestaltungsmerk­ male aufweisen bzw. unter der Verwendung desselben herge­ stellt sein.
Schließlich ist erfindungsgemäß die Verwendung von zerklei­ nertem Glas mit einem SiO2-Gehalt von mindestens 95 Gew.-% zur Herstellung eines Feuerfeststeins vorgesehen.
Ein solches Glas fällt als Sondermüll bei der Herstellung von Nachrichtenfasern an. Es ist billig verfügbar.
Das Glas kann einen SiO2-Gehalt von mindestens 98 Gew.-%, vor­ zugsweise mehr als 99,98 Gew.-%, aufweisen. Es kann aus syn­ thetischem Quarz hergestellt sein. Die Transformationstempe­ ratur des Glases liegt zweckmäßigerweise im Bereich von 1075°C bis 1180°C, die Erweichungstemperatur liegt vorzugs­ weise zwischen 1600°C und 1730°C.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispie­ len näher erläutert.
1. Beispiel
Bei der Herstellung von aus SiO2-Glas gebildeten Nachrichten­ fasern fallen als Abfall die Endstücke von SiO2-Glasstangen an. Solches SiO2-Glas mit einem SiO2-Gehalt von 99,99 Gew.-% wird mit herkömmlichen Zerkleinerungsmitteln, z. B. einem Bac­ kenbrecher, auf eine mittlere Korngröße von 3 bis 4 mm zer­ kleinert. 80 Gew.-% dieser ersten Komponente werden mit 15 Gew.-% Al2O3 als zweite Komponente und 5 Gew.-% Mullit als dritte Komponente gemischt. Die Mischung wird zweckmäßiger­ weise unter Verwendung eines Bindehilfsmittels in eine Form gepresst. Der gepresste Grünling wird anschließend bei einer maximalen Sintertemperatur von etwa 1650°C gesintert. Die Haltezeit bei der vorgenannten Sintertemperatur beträgt 10 Minuten.
2. Beispiel
Eine erste Komponente besteht wiederum aus Glas mit einem SiO2-Gehalt von 99,99 Gew.-%. 80 Gew.-% der ersten Komponente werden mit 20 Gew.-% SiC als zweite Komponente gemischt. Die Mischung wird zweckmäßigerweise unter Zusatz eines Binde­ hilfsmittels in eine Form gepresst. Der gepresste Grünling wird sodann bei einer Sintertemperatur von mindestens 2200°C und einer Haltezeit von 10 Min. gesintert.
Die gemäß den Beispielen 1 und 2 hergestellten Feuerfeststei­ ne weisen eine ausgezeichnete Wärmewechselbeständigkeit, Warm- und Abriebsfestigkeit auf. Durch den Einsatz von SiO2- Glas als erste Komponente kann die Herstellung vereinfacht und verbilligt werden.

Claims (19)

1. Verfahren zur Herstellung eines Feuerfeststeins mit fol­ genden Schritten:
  • a) Zerkleinern einer als Glas mit einem SiO2-Gehalt von mindestens 95 Gew.-% vorliegenden ersten Komponente (K1),
  • b) Mischen der ersten Komponente mit mindestens einer zwei­ ten Komponente (K2) in einem Verhältnis x(K1) : y(K2), wobei x = 15 bis 80 Gew.-% und y = 15 bis 80 Gew.-%,
  • c) Pressen einer aus der ersten (K1) und zweiten Komponente (K2) gebildeten Mischung und
  • d) Sintern.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zweite Komponente (K2) aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Al2O3, SiC, MgO, Dolomit, ZrO2, SiN.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Mischung als dritte Komponente (K3) Mullit in einem Gehalt von höchstens 10 Gew.-% enthält.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Komponente (K1) beim Schritt lit. a auf eine mitt­ lere Korngröße vom 4 mm, vorzugsweise von 3 mm, zerkleinert wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Komponente (K1) einen SiO2-Gehalt von mindestens 98 Gew.-%, vorzugsweise von mehr als 99 Gew.-%, aufweist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die maximale Sintertemperatur 1650°C beträgt, wenn als zweite Komponente (K2) Al2O3 verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die maximale Sintertemperatur mehr als 2200°C beträgt, wenn als zweite Komponente SiC verwendet wird.
8. Feuerfeststein hergestellt unter Verwendung einer aus zerkleinertem Glas mit einem SiO2-Gehalt von mindestens 95 Gew.-% bestehenden ersten Komponente (K1) und einer zweiten Komponente (K2).
9. Feuerfeststein nach Anspruch 8, wobei die zweite Kompo­ nente (K2) aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Al2O3, SiC, MgO, Dolomit, ZrO2, SiN.
10. Feuerfeststein nach Anspruch 8 oder 9, hergestellt unter Verwendung von Mullit als dritte Komponente (K3) in einem Ge­ halt von höchstens 10 Gew.-%.
11. Feuerfeststein nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die erste Komponente in einer mittleren Korngröße vom 4 mm, vorzugsweise von 3 mm, verwendet wird.
12. Feuerfeststein nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die erste Komponente (K1) einen SiO2-Gehalt von mindestens 98 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 99 Gew.-%, aufweist.
13. Feuerfeststein nach einem der Ansprüche 8 bis 12, herge­ stellt bei einer maximalen Sintertemperatur von 1650°C, wenn als zweite Komponente (K2) Al2O3 verwendet wird.
14. Feuerfeststein nach einem der Ansprüche 8 bis 13, herge­ stehlt bei einer maximalen Sintertemperatur mehr als 2200°C beträgt, wenn als zweite Komponente (K2) SiC verwendet wird.
15. Verwendung von zerkleinertem Glas mit einem SiO2-Gehalt von mindestens 95 Gew.-% zur Herstellung eines Feuerfest­ steins.
16. Verwendung nach Anspruch 15, wobei das Glas einen SiO2- Gehalt von mindestens 98 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 99 Gew.-%, besonders vorzugsweise von mehr als 99,98 Gew.-%, auf­ weist.
17. Verwendung nach Anspruch 15 oder 16, wobei das Glas aus synthetischem Quarz hergestellt ist.
18. Verwendung nach Anspruch 17, wobei die Transformations­ temperatur des Glases im Bereich von 1025°C bis 1180°C liegt.
19. Verwendung nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Erwei­ chungstemperatur des Glases zwischen 1600°C und 1730°C liegt.
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RU2631281C1 (ru) * 2016-07-11 2017-09-20 Юлия Алексеевна Щепочкина Шихта для изготовления огнеупорного материала

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