DE202017007171U1 - Poröse Sintermagnesia, Versatz zur Herstellung eines grobkeramischen feuerfesten Erzeugnisses mit einer Körnung aus der Sintermagnesia, derartiges Erzeugnis sowie Zustellung eines Industrieofens und Industrieofen - Google Patents

Poröse Sintermagnesia, Versatz zur Herstellung eines grobkeramischen feuerfesten Erzeugnisses mit einer Körnung aus der Sintermagnesia, derartiges Erzeugnis sowie Zustellung eines Industrieofens und Industrieofen Download PDF

Info

Publication number
DE202017007171U1
DE202017007171U1 DE202017007171.1U DE202017007171U DE202017007171U1 DE 202017007171 U1 DE202017007171 U1 DE 202017007171U1 DE 202017007171 U DE202017007171 U DE 202017007171U DE 202017007171 U1 DE202017007171 U1 DE 202017007171U1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
grain
furnace
din
product
weight
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE202017007171.1U
Other languages
English (en)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Refratechnik Holding GmbH
Original Assignee
Refratechnik Holding GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Refratechnik Holding GmbH filed Critical Refratechnik Holding GmbH
Priority to DE202017007171.1U priority Critical patent/DE202017007171U1/de
Publication of DE202017007171U1 publication Critical patent/DE202017007171U1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/03Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on magnesium oxide, calcium oxide or oxide mixtures derived from dolomite
    • C04B35/04Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on magnesium oxide, calcium oxide or oxide mixtures derived from dolomite based on magnesium oxide
    • C04B35/043Refractories from grain sized mixtures
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/6303Inorganic additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/6303Inorganic additives
    • C04B35/6306Binders based on phosphoric acids or phosphates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/6303Inorganic additives
    • C04B35/6316Binders based on silicon compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632Organic additives
    • C04B35/634Polymers
    • C04B35/63448Polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B35/63472Condensation polymers of aldehydes or ketones
    • C04B35/63476Phenol-formaldehyde condensation polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632Organic additives
    • C04B35/634Polymers
    • C04B35/63492Natural resins, e.g. rosin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632Organic additives
    • C04B35/636Polysaccharides or derivatives thereof
    • C04B35/6365Cellulose or derivatives thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54Particle size related information
    • C04B2235/5418Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5427Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof millimeter or submillimeter sized, i.e. larger than 0,1 mm
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/0003Linings or walls
    • F27D1/0006Linings or walls formed from bricks or layers with a particular composition or specific characteristics
    • F27D1/0009Comprising ceramic fibre elements

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

Körnung aus Sintermagnesia, dadurch gekennzeichnet, dass die Körnung durch Sintern von Presslingen, insbesondere Pellets, aus MgO-Mehl, vorzugsweise aus MgO-Kaustermehl, und anschließendes mechanisches Zerkleinern der Presslinge hergestellt ist, wobei derart gesintert wurde, dass die Körnung eine Kornporosität (Gesamtporosität) gemäß DIN EN 993-1:1195-04 und DIN EN 993-18:1999-01 von 15 bis 38 Vol.-%, vorzugsweise von 20 bis 38 Vol.-% aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine poröse Sintermagnesia und einen Versatz zur Herstellung eines grobkeramischen, feuerfesten, geformten oder ungeformten, die poröse Sintermagnesia enthaltenden Erzeugnisses. Die Erfindung betrifft außerdem ein derartiges, aus dem Versatz hergestelltes Erzeugnis. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Zustellung, insbesondere ein Arbeitsfutter und/oder eine Hintermauerung, eines großvolumigen Industrieofens, wobei die Zustellung, insbesondere das Arbeitsfutter und/oder die Hintermauerung, mindestens ein derartiges Erzeugnis aufweist, sowie einen derartigen Industrieofen.
  • Der Begriff „feuerfest“ soll im Rahmen der Erfindung nicht begrenzt sein auf die Definition gemäß ISO 836 bzw. DIN 51060, die einen Kegelfallpunkt von > 1500° C definieren. Feuerfeste Erzeugnisse im Sinne der Erfindung haben einen Druckerweichungspunkt T0,5 gemäß DIN EN ISO 1893: 2009-09 von T0,5 ≥ 600 °C, bevorzugt T0,5 ≥ 800 °C. Demnach sind feuerfeste bzw. refraktäre körnige Werkstoffe bzw. Körnungen im Sinne der Erfindung solche Werkstoffe bzw. Körnungen, die für ein feuerfestes Erzeugnis mit dem oben genannten Druckerweichungspunkt T0,5 geeignet sind. Die erfindungsgemäßen feuerfesten Erzeugnisse werden zum Schutz von Aggregatkonstruktionen in Aggregaten eingesetzt, in denen Temperaturen zwischen 600 und 2000 °C, insbesondere zwischen 1000 und 1800° C vorherrschen.
  • Dabei umfasst der Begriff „Körnung“ bzw. „körniger Werkstoff“ im Sinne der Erfindung einen schüttbaren Feststoff, der aus vielen kleinen, festen Körnern besteht. Weisen die Körner eine Korngröße ≤ 200 µm auf, handelt es sich bei der Körnung um ein Mehl bzw. Pulver. Die Körner sind durch mechanisches Zerkleinern, z.B. Brechen und/oder Mahlen hergestellt. Die Kornverteilung der Körnung wird in der Regel durch Siebung eingestellt.
  • Von den feuerfesten Werkstoffen ist dem Fachmann bekannt, dass sie auf sechs feuerfesten Grundoxiden sowie Kohlenstoff und feuerfesten Kohlenstoffverbindungen basieren, die z.B. in „Gerald Routschka/Hartmut Wuthnow, Praxishandbuch „Feuerfeste Werkstoffe“, 5. Auflage, Vulkan-Verlag, (im Folgenden lediglich mit „Praxishandbuch“ bezeichnet), S. 1-7", benannt und klassifiziert sind. Gemäß DIN EN ISO 10081:2005-05 wird basierend auf dem chemischen Reaktionsverhalten zwischen nicht basischen und basischen feuerfesten Erzeugnissen unterschieden. Die Erzeugnisgruppe der nicht basischen Erzeugnisse umfasst die Werkstoffe der SiO2-Al2O3-Reihe und andere, nach ihrem chemischen Reaktionsverhalten nicht näher eingruppierbare Werkstoffe wie SiC- und Kohlenstoff-Produkte. Die hoch SiO2-haltigen Werkstoffe werden als sauer bezeichnet. Wesentliches Merkmal der meisten basischen Erzeugnisse ist es, dass die Summe der Oxide MgO und CaO überwiegt. Außerdem werden Chromit-, Picrochromit-, Spinell- und Forsteritsteine zu den basischen Erzeugnissen gerechnet, obwohl sie nahezu neutral sind. Zu den geformten basischen Erzeugnissen zählen insbesondere Magnesia enthaltende Erzeugnisse, insbesondere Magnesiaerzeugnisse, Magnesiachromiterzeugnisse, Magnesiaspinellerzeugnisse, Magnesiazirkoniaerzeugnisse, Magnesiapleonasterzeugnisse, Magnesiagalaxiterzeugnisse, Magnesiahercyniterzeugnisse, Magnesiadolomaerzeugnisse (siehe z.B. Praxishandbuch, S. 99, Tabelle 4.26). Basische ungeformte Erzeugnisse sind Erzeugnisse, deren Zuschlagstoffe im Wesentlichen aus Magnesia, Dolomit, Chrommagnesia, Chromerz und Spinell bestehen (siehe z.B. Praxishandbuch, S. 146).
  • Typische Magnesiarohstoffe zur Herstellung von Magnesiaerzeugnissen sind Körnungen bzw. Granulate aus Sinter- und/oder Schmelzmagnesia. Sintermagnesia wird durch Brennen bei einer Temperatur von > 1700 °C, bevorzugt > 1800 °C, hergestellt, um eine möglichst hohe Kornrohdichte zu erreichen. Schmelzmagnesia wird bei einer Temperatur > 2800 °C hergestellt, um ebenfalls eine möglichst hohe Kornrohdichte und eine möglichst niedrige Kornporosität zu erreichen. Übliche Sintermagnesiasorten weisen eine Kornrohdichte von > 3,10 g/cm3 auf. Angestrebt werden Werte von > 3,30 - 3,40 g/cm3. Die entsprechenden Kornporositäten (Gesamtporosität) liegen üblicherweise bei 4-10 Vol.-%. Körnungen aus Schmelzmagnesia weisen in der Regel eine Kornrohdichte von > 3,50 g/cm3 auf, mit einer Kornporosität (Gesamtporosität) < 2,5 Vol.-%.
  • Erfindungsgemäße geformte Erzeugnisse sind keramisch gebrannte oder ungebrannte, insbesondere gepresste, vorzugsweise in einer keramischen Fabrik hergestellte, Produkte, insbesondere Steine oder Platten. Die geformten Erzeugnisse, insbesondere die Steine, werden zur Ausbildung der Ofenauskleidung oder der Ofenhintermauerung, vorzugsweise mit Mörtel, vermauert oder mörtelfrei („knirsch“) vermauert. Bei den erfindungsgemäßen ungeformten Erzeugnissen handelt es sich um Erzeugnisse, die, meist beim Anwender, aus einer ungeformten Masse, z.B. durch Gießen oder Spritzen, hergestellt werden. Ungeformte Erzeugnisse werden am Verwendungsort meist hinter Schalungen in größeren Feldern eingebracht und bilden nach der Erhärtung die Ofenauskleidung oder die Ofenhintermauerung.
  • Die erfindungsgemäßen Erzeugnisse werden vorzugsweise in industriellen Brenn- oder Schmelz- oder in anderen befeuerten industriellen Aggregaten, z.B. in einem großvolumigen Industrieofen zur Bildung einer feuerfesten, feuerseitigen bzw. aggregatinnenseitigen Auskleidung (Arbeitsfutter) derselben verwendet. Vorzugsweise werden sie als Arbeitsfutter in Brennöfen der Nichtmetallindustrie, bevorzugt in Zementofenanlagen, Kalkschacht- oder Kalkdrehrohrofen, oder Wärmeöfen oder Öfen zur Energieerzeugung oder in Öfen der Stahlerzeugung oder der Nichteisenmetallindustrie verwendet. Die erfindungsgemäßen Erzeugnisse können zudem auch als isolierende Hintermauerung in einem der genannten Öfen verwendet werden. Gattungsgemäße feuerfeste Erzeugnisse sollen deshalb eine geringe Wärmeleitfähigkeit und eine hohe Infiltrationsbeständigkeit aufweisen. Des Weiteren sollen sie eine gute Temperaturbeständigkeit bei Anwendungstemperaturen, chemische Beständigkeit, Thermoschockbeständigkeit, gute Gefügeelastizität, angepasstes Druckerweichen und niedrige Gasdurchlässigkeit und hohe Heißbiegefestigkeit gewährleisten. Außerdem sollen die geformten Erzeugnisse eine dem Anwendungszweck angepasste Kaltdruckfestigkeit aufweisen, die insbesondere auch für deren Handhabbarkeit bei und nach ihrer Herstellung und auch noch nach Temperaturwechseln ausreichend hoch sein soll.
  • Gattungsgemäße feuerfeste Erzeugnisse sind aus der DE 10 2006 040 269 A1 und der DE 10 2013 020 732 A1 bekannt. Bei diesen wird eine gewünschte Porosität über die Korngrößenverteilung eingestellt:
  • Aus der DE 10 2006 040 269 A1 sind gebrannte grobkeramische, feuerfeste Produkte aus unterschiedlichen feuerfesten Werkstoffen bekannt, die möglicherweise als Arbeitsfutter verwendbar sind und aufgrund einer offenen Porosität > 10 Vol.-% gegebenenfalls wohl auch eine relativ geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Dabei handelt es sich um feinkörnige Produkte, die hergestellt sind aus einem Versatz, der 50-90 Gew.-% feinteiliges refraktäres Material mit einer Korngröße d90<100 µm aufweist, wobei der Anteil der Korngröße d90 zwischen 100-500 µm auf ≤ 10 Gew..-% begrenzt ist. Daraus ergibt sich ein grobkörniger Anteil von 10-50 Gew.-% mit d90 > 500 µm, wobei die spezifische Kornauswahl des Versatzes entscheidend für das Gefüge des gebrannten Produktes und dessen Eigenschaften ist. Die offene Porosität der Produkte besteht zu mehr als der Hälfte aus Poren mit einem Durchmesser d90 < 15 µm und zu mehr als 1/10 aus Poren mit einem Durchmesser d90> 100 µm. Dabei beträgt der Porenanteil zwischen 15 und 100 µm maximal 1/7 der offenen Gesamtporosität.
  • Aus der DE 10 2013 020 732 A1 geht ein grobkeramisches, feuerfestes Erzeugnis aus mindestens einem körnigen feuerfesten Werkstoff hervor, das eine offene Porosität zwischen 22 und 45 Vol.-%, insbesondere zwischen 23 und 29 Vol.-%, und einen Kornaufbau aufweist, bei dem der Mittelkornanteil mit Korngrößen zwischen 0,1 und 0,5 mm 10 bis 55 Gew.-%, insbesondere 35 bis 50 Gew.-% beträgt, wobei der Rest des Kornaufbaus Mehlkornanteil mit Korngrößen bis 0,1 mm und/oder Grobkornanteil mit Korngrößen über 0,5 mm ist. Das feuerfeste Erzeugnis wird insbesondere zur Herstellung eines Arbeitsfutters eines großvolumigen Industrieofens verwendet.
  • Die US-PS 4,927,611 beschreibt einen Magnesiaklinker mit einer Porosität von > 40 Vol.-%, vorzugsweise im Bereich 50 bis 70 Vol.-%, und einer Kornrohdichte von < 2,0 g/cm3. Zudem weisen mehr als 90 Vol.-% der Poren eine Porengröße < 50 µm auf. Die Herstellung des Magnesiaklinkers erfolgt durch Granulation einer magnesiumoxidbildenden Komponente mit einer Korngröße von < 150 µm (100 mesh) und einem ausbrennbaren Stoff in einer Zusatzmenge von 10-40 Gew.-% sowie dem Zusatz von 1-15 % eines Magnesiumsalzes und anschließendes Brennen bei 1300 bis 1600 °C. Der so hergestellte Magnesiaklinker wird in spritzbaren Suspensionen zur Beschichtung von Düsen und Verteilerrinnen eingesetzt.
  • Die Verwendung von leichtgewichtigen basischen Körnungen auf Basis von Magnesia-Spinell wird außerdem von Wen Yan et al. in „Effect of Spinel Content of lightweight aggregates on the reaction characteristics of periclase-spinel refractories with cement clinker“ in Proc. 128, UNITECR 2015, sowie von Wen Yan et al. in „Effect of Spinel Content on the Reaction of Porous Periclase-Spinel Ceramics and Cement Clinker“ aus Key Engineering Materials, Vol. 697, pp 581-585, dargestellt. Danach werden Körnungen aus MgO und aus MgO-Spinell-Mischungen erzeugt, also MgO bzw. MgO-Spinell-Co-Klinker, mit einer Porosität von 24,8 - 30,0 Vol.-%, und anschließend mit Magnesia als Matrix vermischt, geformt und bei einer Temperatur von 1550 °C gebrannt. Diese geformten Erzeugnisse sind gekennzeichnet durch eine Porosität von ca. 30 Vol.-%. MgO-Körner weisen in ihrer Porengrößenverteilung ein Maximum bei einem Porendurchmesser von 50 µm auf; der durchschnittliche Porendurchmesser der MgO-Spinell-Co-Klinker-Körner wird mit Werten zwischen 11,33 µm und 27,58 µm angegeben, der durchschnittliche Porendurchmesser der Matrix liegt bei 50,52 µm. Generell steigt mit steigendem Spinellgehalt die Anfälligkeit gegen Zementklinkerangriff. Den höchsten Widerstand zeigen ein reines Magnesiaerzeugnis und ein Erzeugnis mit einem Co-Klinker aus 75 % Magnesia und 25 % Spinell. Weitere technologisch wichtige Größen, etwa Festigkeit, Feuerfestigkeit, Elastizität (Elastizitätsmodul, Schubmodul), Temperaturwechselbeständigkeit, Volumenbeständigkeit etc. werden nicht genannt. Es ist daher zu vermuten, dass derartige Steine in einem Zementdrehofen aufgrund mangelnder technologischer Eigenschaften nicht eingesetzt werden können. Bemerkenswert ist der große Porendurchmesser, der auf die Verwendung von Ausbrennstoffen für die Porenbildung schließen lässt (organische Verbindungen, Hydroxide, Carbonate), und wie sie auch vom gleichen Autor beschrieben werden (Wen Yan et al., Preparation and characterization of porous MgO-Al2O3 refractory aggregates using an in-situ decomposition pore-forming technique, Ceram. Int. 2015 Jan., pp. 515-520).
  • Die CN 106747594 A offenbart die Herstellung von Körnungen aus einer Mischung aus 5-95 Gew.-% MgO-Kaustermehl und 5-95 Gew.-% Magnesitmehl. Diese Mischungen werden mit Liginsulfonat vermischt und zu Presslingen gepresst. Die Presslinge werden für 20 bis 50 Stunden getrocknet und anschließend bei 1450-1700°C im Tunnelofen oder Herdwagenofen für 10-20 Stunden gebrannt. Beispielhaft mit 95 Gew.-% MgO-Kaustermehl und 5 Gew.-% Magnesitmehl hergestellte Körnungen weisen eine Porosität von 16,5 Vol.-% und eine Dichte von 2,97 g/cm3 auf.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Sintermagnesia mit guter Kornfestigkeit für einen Versatz zur Herstellung feuerfester Erzeugnisse mit hoher Porosität und niedriger Wärmeleitfähigkeit bereit zu stellen, die für den Einsatz in großvolumigen Industrieöfen geeignete Eigenschaften und insbesondere eine geringe Infiltrationsneigung gegen Alkaliinfiltration aufweisen.
  • Weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines derartigen Versatzes sowie eines aus dem Versatz hergestellten geformten oder ungeformten feuerfesten Erzeugnisses.
  • Zudem ist Aufgabe der Erfindung die Bereitstellung einer feuerfesten Zustellung eines großvolumigen Industrieofens, insbesondere eines Brennofens der Nichtmetallindustrie, bevorzugt einer Zementofenanlage, eines Kalkschacht- oder Kalkdrehrohrofens, eines Ofens zur Herstellung von Magnesia oder Doloma oder eines Wärmeofens oder eines Ofens zur Energieerzeugung, oder auch eines Ofens der Nichteisen- oder Stahlindustrie, mit mindestens einem bzw. ausgebildet aus mindestens einem erfindungsgemäßen Erzeugnis.
  • Die Zustellung kann z. B. mehrschichtig aufgebaut sein und ein feuerseitiges bzw. heißseitiges Arbeitsfutter bzw. eine aggregatinnenseitige Auskleidung und ein dahinter angeordnete isolierende Hintermauerung aufweisen.
  • Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der Ansprüche 1, 15, 25, 26, 40, und 44 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden in den von diesen Ansprüchen abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung beispielhaft näher erläutert:
  • Es zeigen:
    • 1: Beispielhaft eine Porendurchmesserverteilung einer erfindungsgemäßen Körnung aus poröser Sintermagnesia
    • 2: Beispielhaft eine Porendurchmesserverteilung eines erfindungsgemäßen Formsteins
    • 3: Eine lichtmikroskopische Aufnahme (Auflicht) einer erfindungsgemäßen Sintermagensia, gesintert in einem HT-Ofen bei 1530°C, Brenndauer 6 h
  • Im Rahmen der Erfindung wurde überraschenderweise herausgefunden, dass durch Sintern von Presslingen, insbesondere Pellets, aus MgO-Mehl, vorzugsweise aus MgO-Kaustermehl, bei einer reduzierten maximalen Brenntemperatur (anstelle von den üblichen Temperaturen von > 1700 °C) und anschließendes mechanisches Zerkleinern der Presslinge eine Sintermagnesia hergestellt werden kann, welche eine Kornporosität (Gesamtporosität) gemäß DIN EN 993-1:1195-04 und DIN EN 993-18:1999-01 von 15 bis 38 Vol.-%, vorzugsweise von 20 bis 38 Vol.-% aufweist.
  • Das MgO-Mehl kann z.B. auch aus totgebrannter Magnesia (DBM) oder Schmelzmagnesia bestehen. Vorzugsweise handelt es sich aber um MgO-Kaustermehl.
  • Und unter Verwendung dieser körnigen, porösen Sintermagnesia, können feuerfeste Erzeugnisse mit typischen mechanischen und chemischen Eigenschaften hergestellt werden, die gegenüber den bisher eingesetzten Erzeugnissen eine höhere Porosität und damit niedrigere Wärmeleitfähigkeit, aber dennoch eine geringe Infiltrationsneigung aufweisen.
  • Insbesondere wurde im Rahmen der Erfindung herausgefunden, dass es ohne Zusatz von Ausbrennstoffen möglich ist, nur durch eine reduzierte maximale Brenntemperatur anstelle der üblichen Temperaturen > 1700 °C, aus den Presslingen aus MgO-Mehlkörnern, vorzugsweise MgO Kauster-Partikeln, eine Körnung aus Sintermagnesia herzustellen, die im Vergleich zu bekannter Sintermagnesia und Schmelzmagnesia eine deutlich geringere Kornrohdichte und deutlich höhere Porosität aufweist, welche wiederum zu den verbesserten Eigenschaften der daraus hergestellten Erzeugnisse führt.
  • Die Brenndauer und die Sintertemperaturen, also der Temperaturverlauf bzw. das Temperaturregime bzw. das Temperaturprofil, der Sinterung bzw. des Sintervorgangs, werden also erfindungsgemäß so eingestellt, dass die erfindungsgemäße Körnung aus poröser Sintermagnesia eine Kornporosität (Gesamtporosität) gemäß DIN 993-18:2002-11 und DIN 993-1:1995-4 von 15 bis 38 Vol.- %, bevorzugt 20 bis 38 Vol.-%, und vorzugsweise eine Kornrohdichte gemäß DIN 993-18:2002-11 von 2,20 bis 2,85 g/cm3, bevorzugt 2.20 bis 2.75 g/cm3 aufweist. Das Temperaturregime hängt dabei beispielsweise von der Magnesiasorte (deren Reaktivität) und der Partikelgröße des MgO-Mehls ab.
  • Vorzugsweise erfolgt die Sinterung bei einer maximalen Temperatur ≤ 1600 °C, vorzugsweise ≤ 1550°C, bevorzugt ≤ 1500 °C, besonders bevorzugt ≤ 1400 °C.
  • Bzw. vorzugsweise erfolgt die Sinterung bei einer maximalen Temperatur zwischen 1100-1600 °C, vorzugsweise zwischen 1200-1600 °C, bevorzugt zwischen 1200-1550 °C, besonders bevorzugt zwischen 1200-1500 °C.
  • Die Brenndauer bei der Maximaltemperatur zur Herstellung der erfindungsgemäßen Sintermagnesia liegt dabei vorzugsweise bei 0,5 h bis 7 h, bevorzugt 2 h bis 6 h. Die gesamte Brenndauer entspricht vorzugsweise derjenigen der üblichen Herstellung von Sintermagnesia.
  • Das Brennen erfolgt vorzugsweise in oxidierender Atmosphäre, kann aber auch in reduzierender Atmosphäre erfolgen. Nach dem Brennen wird die Sintermagnesia mechanisch zerkleinert, insbesondere gebrochen, und durch Sieben klassiert.
  • Der verwendete mehlförmige MgO-Kauster bzw. das MgO-Kaustermehl ist vorzugsweise in üblicher Weise hergestellt aus Magnesiumhydroxid oder aus Magnesiumcarbonat.
  • Zudem weist das verwendete MgO-Mehl, bevorzugt das MgO-Kaustermehl, vorzugsweise eine Partikelgrößenverteilung mit folgenden Werten auf:
    • d90 zwischen 80 und 100 µm und/oder d50 zwischen 5 und 15 µm und/oder d10 zwischen 1 und 3 µm. Der dx-Wert bedeutet bekanntermaßen, dass x Gew.-% der Partikel kleiner sind als der angegebene Wert. Er wird bestimmt mittels Lasergranulometrie gemäß DIN ISO 13320:2009. Das MgO-Mehl wird dazu mittels Ultraschall in Ethanol dispergiert.
  • Zudem enthält das verwendete MgO-Mehl, bevorzugt der verwendete MgO-Kauster, vorzugsweise mindestens 88 Gew.-%, bevorzugt mindestens 95 Gew.-% MgO, besonders bevorzugt mindestens 97 Gew.-% MgO, bestimmt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) gemäß DIN 12677:2013-02. Des Weiteren enthält das verwendete MgO-Mehl, bevorzugt der verwendete MgO-Kauster, vorzugsweise maximal 4 Gew.-%, bevorzugt maximal 2 Gew.-% CaO, bestimmt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) gemäß DIN 12677:2013-02.
  • Das MgO-Mehl, vorzugsweise das MgO-Kaustermehl, wird zudem auf einer üblichen Presse, vorzugsweise einer Pellertierpresse oder Brikettierpresse oder einer hydraulischen Presse derart verpresst, dass die Presslinge eine Rohdichte gemäß DIN 66133:1993-06 von 1,8 bis 2,3 g/cm3, bevorzugt 1,9 bis 2,2 g/cm3, und/oder eine Porosität gemäß DIN 66133:1993-06 von 32 bis 52 Vol.-%, bevorzugt 35 bis 45 Vol.-%, aufweisen. Bei den Presslingen handelt es sich vorzugsweise um Pellets. Es kann sich aber vorteilhafterweise auch um Briketts oder Steine handeln.
  • Vorzugsweise wird dabei ausschließlich das MgO-Mehl, vorzugsweise das MgO-Kaustermehl, ggf. unter Zugabe von etwas Wasser, verpresst, also ohne Bindemittel und somit ohne jegliche Ausbrennstoffe.
  • Die Presslinge bestehen somit, bezogen auf Ihre Trockenmasse, vorzugsweise zu mindestens 96 Gew.-%, bevorzugt zu mindestens 98 Gew.-%, besonders bevorzugt zu 100 Gew.-%, aus MgO-Mehl, bevorzugt aus MgO-Kaustermehl.
  • Die Presslinge enthalten insbesondere kein Magnesitmehl.
  • Die Brenndauer und die Sintertemperaturen werden, wie bereits erläutert, so eingestellt, dass die erfindungsgemäße Körnung aus poröser Sintermagnesia eine Kornporosität (Gesamtporosität) gemäß DIN 993-18:2002-11 und DIN 993-1:1995-4 von 15 bis 38 Vol.-%, bevorzugt 20 bis 38 Vol.-%, und vorzugsweise eine Kornrohdichte gemäß DIN 993-18:2002-11 von 2,20 bis 2,85 g/cm3, bevorzugt 2.20 bis 2.75 g/cm3 aufweist. Dies gilt auch für die übrigen Eigenschaften der Körnung.
  • Insbesondere weist die erfindungsgemäße Körnung aus poröser Sintermagnesia vorzugsweise einen geringen mittleren Porendurchmesser d50 von 0,1 bis 10 µm, bevorzugt von 2 bis 8 µm, bestimmt gemäß DIN 66133:1993-06 auf. Dabei kann die Porendurchmesserverteilung monomodal sein (siehe 1).
  • Das Gefüge der erfindungsgemäßen Sintermagnesia zeigt 3. Es weist eine homogene Verteilung von Magnesiapartikeln 1 und kleinen Poren 2 auf. Größere Poren sind nicht zu erkennen. Die helleren Poren 2 sind mit Epoxidharz gefüllte Poren, die etwas dunkleren Poren 2 sind ungefüllt.
  • Die erfindungsgemäße Körnung aus poröser Sintermagnesia weist zudem vorzugsweise eine Korndruckfestigkeit in Anlehnung an DIN 13055:2016-11 (10 mm statt 20 mm) von 10 bis 30 MPa, bevorzugt von 11 bis 25 MPa, auf.
  • Die erfindungsgemäße Körnung aus poröser Sintermagnesia weist zudem vorzugsweise folgende Wärmeleitfähigkeiten (WLF) gemäß DIN EN 821-2:1997-08 auf: Tabelle 1: Bevorzugte Wärmeleitfähigkeiten der erfindungsgemäßen Sintermagnesia
    WLF vorzugsweise
    400 °C [W/mK] 3 bis 9 4 bis 8
    800 °C [W/mK] 2 bis 7 3 Bis 6
    1200 °C [W/mK] 2 bis 7 3 bis 6
  • Die erfindungsgemäße Körnung zeichnet sich insbesondere durch folgende Eigenschaften aus: Tabelle 2: Eigenschaften erfindungsgemäßer, poröser und dichter Sintermagnesia
    Erfindungsgemäße Sintermagnesia Herkömmliche, dichte Sintermagnesia
    Kornrohdichte [g/cm3] 2,20-2,85 3,15-3,46
    Kornporosität [Vol.-%] 11-40 4-10
    MgO [Gew.-%] 88->99 88->99
    Al2O3 [Gew.-%] <1 <1
    Fe2O3 [Gew.-%] 0,1-8 0,1-8
    CaO [Gew.-%] 0,3-8 0,3-8
    SiO2 [Gew.-%] 0,2-5 0,2-5
    WLF
    400 °C [W/mK] 5,84 (≤9) 13,29 (>9)
    800 °C [W/mK] 3,71 (≤7) 8,33 (>7)
    1200 °C [W/mK] 3,41 (≤7) 7,22 (>7)
  • Wie bereits erläutert, wird die erfindungsgemäße Sintermagnesia in erfindungsgemäßen Versätzen zur Herstellung von erfindungsgemäßen, geformten oder ungeformten feuerfesten Erzeugnissen verwendet.
  • Ein erfindungsgemäßer Versatz weist ein die erfindungsgemäße Sintermagnesia enthaltendes Trockenstoffgemisch und Bindemittel auf. Das heißt, die Menge an Bindemittel (trocken oder flüssig) wird additiv zugegeben und bezieht sich auf die gesamte Trockenmasse des Trockenstoffgemisches. Gegebenenfalls kann auch noch ein flüssiges Zusatzmittel enthalten sein, welches ebenfalls additiv zugegeben wird und sich auf die gesamte Trockenmasse des Trockenstoffgemisches bezieht. Vorzugsweise besteht der Versatz zu mindestens 90 Gew.-%, bevorzugt zu mindestens 99 Gew.-%, besonders bevorzugt zu 100 Gew.-%, aus Bindemittel und dem Trockenstoffgemisch, bezogen auf die Gesamtmasse des Versatzes.
  • Das Trockenstoffgemisch weist vorzugsweise folgende Bestandteile, jeweils bezogen auf die gesamte Trockenmasse des Trockenstoffgemisches, auf (die Mengenangaben geben jeweils die Gesamtsumme der jeweiligen Komponenten an, also z.B. den Gesamtanteil an grober Körnung aus erfindungsgemäßer Sintermagnesia, den Gesamtanteil an Mehlkörnung oder an weiterer Körnung):
    1. a) zumindest eine grobe Körnung aus der erfindungsgemäßen Sintermagnesia mit einer Korngröße > 200 µm, vorzugsweise in einer Menge von 10 bis 90 Gew.-%, bevorzugt von 20 bis 80 Gew.-%
    2. b) zumindest eine Mehlkörnung aus Magnesia, z.B. aus der erfindungsgemäßen Sintermagnesia, mit einer Korngröße ≤ 200 µm, vorzugsweise in einer Menge von 90 bis 10 Gew.-%, bevorzugt von 80 bis 20 Gew.-%
    3. c) gegebenenfalls zumindest eine weitere Körnung aus einem feuerfesten Werkstoff, vorzugsweise in einer Gesamtmenge an weiterer Körnung von 0,5 bis 40 Gew.-%, bevorzugt von 3 bis 30 Gew.-%
    4. d) gegebenenfalls zumindest einen Zusatzstoff für feuerfeste Werkstoffe, vorzugsweise in einer Gesamtmenge < 5 Gew.-%
    5. e) gegebenenfalls zumindest ein Zusatzmittel für feuerfeste Werkstoffe, vorzugsweise in einer Gesamtmenge von < 5 Gew.-%
  • Die Komponenten können in dem Trockenstoffgemisch in jeglicher Kombination enthalten sein.
  • Der erfindungsgemäße Versatz enthält zudem, wie bereits erläutert, additiv zu dem Trockenstoffgemisch zumindest ein flüssiges oder festes Bindemittel für feuerfeste Werkstoffe, vorzugsweise in einer Gesamtmenge von 1 bis 9 Gew.- %, bevorzugt von 2,5 bis 6 Gew.-%, bezogen auf die trockene Gesamtmasse des Trockenstoffgemisches.
  • Im Fall von ungeformten Erzeugnissen ist das flüssige Bindemittel vorzugsweise beigepackt in einem von den trockenen Bestandteilen des Versatzes getrennten Behältnis.
  • Des Weiteren weist die grobe Körnung aus der erfindungsgemäßen Sintermagnesia vorzugsweise eine Korngröße bis maximal 8 mm, bevorzugt bis maximal 6 mm, besonders bevorzugt bis maximal 4 mm, auf.
  • Die Kornverteilung der groben Körnung aus der erfindungsgemäßen Sintermagnesia und/oder des erfindungsgemäßen Trockenstoffgemisches ist vorzugsweise stetig, bevorzugt gemäß einer Litzow-, Furnas- oder Fullerkurve oder sie weist eine Gaußsche Verteilung auf.
  • Die weitere Körnung besteht vorzugsweise aus einem elastifizierenden Rohstoff, also einem Rohstoff, der typischerweise der Senkung des Elastizitätsmoduls dient.
  • Vorzugsweise besteht die weitere Körnung aus einem Rohstoff aus der folgenden Gruppe:
    • Magnesiumaluminat-Spinell, Bauxit, Tonerde, Hercynit, Pleonast, Chromerz, pleonastischem Spinell, Zirkonoxid, Olivin und/oder Forsterit.
  • Ganz besonders wirksam gelingt die Erfindung mit einem Trockenstoffgemisch aus folgenden Werkstoffen:
    • Magnesia
    • Magnesia mit Magnesiumaluminat-Spinell
    • Magnesia mit Hercynit
    • Magnesia mit Forsterit
    • Magnesia mit Pleonast bzw. pleonastischem Spinell
    • Magnesia mit Chromerz
    • Magnesia mit Zirkonoxid.
  • Wie erläutert, sind auch Kombinationen verschiedener weiterer Körnungen möglich, bevorzugt eine Kombination einer weiteren Körnung aus Hercynit mit einer weiteren Körnung aus Magnesiumaluminat-Spinell.
  • Des Weiteren weist die weitere Körnung vorzugsweise eine maximale Korngröße von ≤ 8 mm, bevorzugt von ≤ 6 mm, besonders bevorzugt von ≤ 4 mm, auf.
  • Bei dem trockenen Bindemittel handelt es sich um ein für feuerfeste Erzeugnisse geeignetes Bindemittel. Diese Bindemittel sind beispielsweise im Praxishandbuch, Seite 28/Punkt 3.2 angegeben.
  • Vorzugsweise handelt es sich bei dem flüssigen Bindemittel um ein Bindemittel aus der folgenden Gruppe: wärmehärtendes Kunstharzbindemittel, insbesondere Phenol-Formaldehydharz, oder Melasse oder Ligninsulfonat oder um ein schwefelfreies Bindemittel, insbesondere um ein Bindemittel auf Basis Dextrose, eine organische Säure, Saccharose, einen Al2O3-Binder, Phosphorsäure, einen Phosphatbinder, Wasserglas, Ethylsilicat, oder ein Sulfat, z. B. Magnesiumsulfat oder Aluminiumsulfat, oder ein Sol-Gel-System.
  • Bei dem trockenen Zusatzstoff handelt es sich um einen für feuerfeste Erzeugnisse geeigneten Zusatzstoff. Diese Zusatzstoffe sind beispielsweise im Praxishandbuch, Seite 28/Punkt 3.3 angegeben. Sie werden verwendet, um die Verarbeitbarkeit bzw. Verformbarkeit zu verbessern oder das Gefüge der Erzeugnisse zu modifizieren und damit besondere Eigenschaften zu erzielen.
  • Wie bereits erläutert, dient der erfindungsgemäße Versatz zur Herstellung erfindungsgemäßer feuerfester geformter oder ungeformter Erzeugnisse.
  • Für die Herstellung von geformten Erzeugnissen, insbesondere Steinen, wird eine Mischung bzw. bildsame Masse aus dem Trockenstoffgemisch des erfindungsgemäßen Versatzes mit zumindest einem flüssigen und/oder festen Bindemittel und/oder Wasser hergestellt. Wenn der Versatz ein flüssiges Bindemittel enthält, ist die Zugabe von Wasser nicht notwendig, aber möglich.
  • Zur optimalen Verteilung des oder der Bindemittel und/oder des Wassers wird z.B. 3 bis 10 Minuten lang gemischt.
  • Die Mischung wird in Formen gegeben und gepresst, so dass Formkörper gebildet werden. Die Pressdrücke liegen in üblichen Bereichen, z.B. bei 60-180 MPa, bevorzugt bei 100-150 MPa.
  • Vorzugsweise wird nach dem Pressen eine Trocknung durchgeführt, z.B. zwischen 60 und 200 °C, insbesondere zwischen 90 und 140 °C. Die Trocknung erfolgt vorzugsweise bis auf eine Restfeuchte zwischen 0,1 und 0,6 Gew.%, insbesondere zwischen 0,2 und 0,5 Gew.-%, bestimmt gemäß DIN 51078:2002-12.
  • Es hat sich somit im Rahmen der Erfindung herausgestellt, dass die Herstellung von Formkörpern mit üblichen Pressdrücken möglich ist, um die genannten Porositäten mit den entsprechenden mechanischen und thermischen Eigenschaften zu erzielen. Offenbar sorgt die Porosität der erfindungsgemäßen Sintermagnesia, die insbesondere in den üblichen Körnungen nach der Fuller- oder Litzowkornverteilung der Werkstoffmischungen eingesetzt wird, in der gesamten Kornaufbaumischung dafür, dass sich insbesondere beim Pressen das erfindungsgemäße Porenvolumen bilden kann, ohne dass die Körner ein Stützgerüst im Gefüge nach der DE 10 2013 020 732 A1 ausbilden müssen.
  • Die erfindungsgemäßen Formkörper, insbesondere die Steine, können ungebrannt oder getempert oder gebrannt verwendet werden. Vorzugsweise werden sie allerdings gebrannt verwendet.
  • Getempert werden die grünen gepressten Steine in einem keramischen Brennofen, z.B. einem Tunnelofen, zwischen 400 und 1000 °C, insbesondere zwischen 500 und 800 °C.
  • Zum Brennen werden die, vorzugsweise getrockneten, gepressten Steine in einem keramischen Brennofen, z.B. einem Tunnelofen, keramisch gebrannt, vorzugsweise zwischen 1200 und 1800 °C, insbesondere zwischen 1400 und 1700 °C. Vorzugsweise wird oxidierend gebrannt, abhängig von der Materialzusammensetzung kann aber auch ein reduzierender Brand vorteilhaft sein.
  • Die Wärmeleitfähigkeit nach dem Heißdraht-(parallel-)verfahren gemäß DIN 993-15:2005-14 der erfindungsgemäßen gebrannten, geformten Erzeugnisse, insbesondere der Steine liegt vorzugsweise bei 300 °C bei 4,0 bis 6,0 W/mK, bevorzugt bei 4,5 bis 5,8 W/mK, bei 700 °C bei 3,0 bis 5,0 W/mK, bevorzugt bei 3,0 bis 4,8 W/mK, und bei 1000 °C bei 2,0 bis 3,5 W/mK, bevorzugt bei 2,0 bis 3,2 W/mK.
  • Die gebrannten, geformten Erzeugnisse, insbesondere die Steine, weisen vorzugsweise eine hohe offene Porosität von 22 bis 45 Vol.-%, bevorzugt 23 bis 35 Vol.-%, bestimmt gemäß DIN EN 993-1:1995-04 auf.
  • Des Weiteren weisen sie vorzugsweise einen Mittelwert d50 der Porengrößenverteilung (Durchmesser), bestimmt gemäß DIN 66133:1993-06 von 0,5 bis 10 µm, bevorzugt von 2 bis 8 µm, auf.
  • Zudem weisen die gebrannten, geformten Erzeugnisse, insbesondere die Steine, vorzugsweise eine geringe Rohdichte von 1,9 bis 2,9 g/cm3, insbesondere von 2,0 bis 2,8 g/cm3, bestimmt gemäß DIN 993-1:1995-04 auf.
  • Die Kaltdruckfestigkeit gemäß DIN EN 993-5:1998-12 der erfindungsgemäßen gebrannten, geformten Erzeugnisse, insbesondere der Steine, liegt vorzugsweise bei 30 und 100 MPa, insbesondere bei 45 und 90 MPa. Die Kaltbiegefestigkeit nach DIN EN 993-6:1995-04 der erfindungsgemäßen gebrannten, geformten Erzeugnisse, insbesondere der Steine, liegt vorzugsweise bei 2 bis 18 MPa, insbesondere bei 3 bis 10 MPa.
  • Die Gasdurchlässigkeit nach DIN EN 993-4:1995-04 der erfindungsgemäßen gebrannten, geformten Erzeugnisse, insbesondere der Steine, liegt vorzugsweise bei 0,2 bis 8 nPm, insbesondere bei 0,5 bis 6 nPm.
  • Die Temperaturwechselbeständigkeit bestimmt nach DIN EN 993-11:2008-03 an Luft bei einer erhöhten Prüftemperatur von 1100 °C der erfindungsgemäßen gebrannten, geformten Erzeugnisse, insbesondere der Steine, liegt vorzugsweise bei > 20 Abschreckzyklen, insbesondere bei > 30 Abschreckzyklen.
  • Für die Herstellung von ungeformten Erzeugnissen, insbesondere Massen, bevorzugt Spritzmassen oder Vibrationsmassen oder Gießmassen oder Stochermassen, wird ebenfalls eine Mischung aus dem erfindungsgemäßen Trockenstoffgemisch mit zumindest einem trockenen und/oder flüssigen Bindemittel und/oder Wasser hergestellt. Wenn der Versatz ein flüssiges Bindemittel enthält, ist die Zugabe von Wasser nicht notwendig, aber möglich.
  • Zusammenfassend stellt die Erfindung hoch poröse, aber bezüglich Wärmeleitfähigkeit und Porengröße und damit der Gasdurchlässigkeit als Arbeitsfutter und auch als Hintermauerung hervorragend geeignete, feuerfeste Erzeugnisse zur Verfügung. Besonders vorteilhaft ist der geringe mittlere Porendurchmesser d50 der erfindungsgemäßen Sintermagnesia, der bevorzugt bei 2-8 µm liegt und der auch im hergestellten Erzeugnis, neben dem mittleren Porendurchmesser d50 der Matrix von ca. 4 µm, noch vorliegt (siehe 2).
  • Die erfindungsgemäßen geformten, insbesondere gepressten, oder ungeformten grobkeramischen feuerfesten Erzeugnisse sind trotz hoher Porosität als Arbeitsfutter in einem befeuerten Industrieofenaggregat verwendbar, weil sie die erforderlichen mechanischen, thermomechanischen und thermochemischen Arbeitsfuttereigenschaften aufweisen.
  • Die Verwendung von feinteiligem Material, etwa 50-90 Gew.-% mit d90 < 100 µm, ist dabei nicht notwendig, sondern es kann mit in der Feuerfesttechnologie üblichen Körnungen bis 8 mm gearbeitet werden. Dadurch wird der Produktionsaufwand zur Bereitstellung der Körnung verringert, insbesondere die Mahlzerkleinerungsenergie.
  • Zusätzlich werden durch die niedrigere Brenntemperatur der erfindungsgemäßen Sintermagnesia die Emissionen von CO2 gesenkt. Auf den Zusatz von Ausbrennstoffen, der sehr aufwändig ist, um diese homogen in den Versatz einzubringen, und der auch die Umweltbelastung durch CO2 Emissionen steigert, kann erfindungsgemäß verzichtet werden.
  • Zusätzlich ist die Material- und Gewichtseinsparung für ein zuzustellendes Volumen positiv zu bewerten.
  • Bisher wurde die Verringerung der Wärmeleitfähigkeit von feuerfesten Zustellungen meist durch mehrschichtige Futteranordnungen aus Arbeits- und Isolierschichten verwirklicht. Besonders in bewegten Aggregaten wie z.B. Zementdrehrohröfen sind Mehrschichtfutter mechanisch sehr empfindlich bzw. bruchanfällig. Außerdem ist der Einbau aufwendig. Um die durch sogenannte Zwischenschichtfutter gegebenen Unsicherheiten im Betrieb zu vermeiden, ist daher der Einbau von Arbeitsfutter ohne Isolierschicht nicht unüblich. Damit verbunden sind aber höhere, das Material eines Aggregatmantels belastende Temperaturen und höhere Wärmeverluste. Ein erfindungsgemäßes Arbeitsfutter kann insbesondere aufgrund seiner geringen Wärmeleitfähigkeit hervorragend auch ohne Zwischenschichtfutter verwendet werden.
  • Anhand der nachfolgenden Beispiele wird insbesondere die Überlegenheit erfindungsgemäßer grobkeramischer Erzeugnisse gegenüber Erzeugnissen nach dem nächstliegenden Stand der Technik gemäß DE 10 2013 020 732 A1 und gegenüber bekannten dichten Erzeugnissen verdeutlicht.
  • Herstellung der erfindungsgemäßen Sintermagnesia für die Beispiele 1 bis 3:
  • Die Herstellung der Körnung aus der porösen Sintermagnesia fand wie folgt statt:
  • Ein aus einer Mg(OH)2 Suspension mittels Vakuumpresse gewonnener Filterkuchen mit einem Feststoffanteil >50 % wurde in einem Ofen getrocknet und schließlich bei 1100 °C calciniert und zerkleinert, so dass aus dem Mg(OH)2 eine kaustische Magnesia entstand, deren typische Partikelgrößenverteilung d50 = 10 µm betrug.
  • Mit einer Pelletierpresse wurde die kaustische Magnesia zu mandelförmigen Pellets mit Abmessungen von 13x20x30 mm3 verpresst. Diese grünen Pellets hatten eine Kornrohdichte von 2,0 g/cm3.
  • Diese Pellets wurden in einem Hochtemperatur-Laborofen mit einem Temperaturprofil gesintert, bei dem die Temperatur mit 2 K/min auf 800 °C erhöht wurde. Nach einer Haltezeit von 6 h wurde die Temperatur mit 2 K/min weiter auf 1450 °C angehoben. Die Verweilzeit bei dieser Temperatur betrug 5 h. Die Abkühlung erfolgte kontinuierlich durch Wärmeabgabe des Hochtemperatur-Laborofens an die Umgebung.
  • Anschließend wurde die poröse Sintermagnesia gebrochen und durch Sieben klassiert.
  • Die erfindungsgemäße Körnung aus der porösen Sintermagnesia hatte eine Kornrohdichte von 2,59 g/cm3. Die entsprechende offene Porosität betrug 25,8 Vol.-% (DIN EN 993-18: 2002-11; DIN EN 993-1: 1195-04).
  • Beispiel 1:
  • Im Rahmen des Beispiels 1 wurden Steine auf Basis gleicher Werkstoffe und gleicher mineralogischer Zusammensetzung (84 Gew.-% Magnesia, 16 Gew.- % Sinterspinell, Magnesiamehl aus dichter Sintermagnesia), hergestellt: Tabelle 3: Zusammensetzung der Versätze für Beispiel 1
    Steine a) Steine b) Steine c)
    Erfindungsgemäße Sintermagnesia [Gew.-%], 0-4 mm 54
    Dichte Sintermagnesia [Gew.-%], 0-4 mm 54 10
    Dichte Sintermagnesia [Gew.-%], 0,1-0,5 mm 32
    Sinterspinell [Gew.-%], 0-4 mm 16 16 16
    Magnesiamehl, ≤ 200 µm 30 30 42
    Bindemittel Ligninsulfonat [Gew.-%, bezogen auf Trockenmasse] 3,7 3,7 6
    Verdichtung [MPa] 130 130 40
    Brenntemperatur [°C] 1600 1600 1600
  • Die verwendeten Rohstoffe wiesen folgende Eigenschaften auf: Tabelle 4: Eigenschaften der erfindungsgemäßen Sintermagnesia
    Erfindungsgemäße Sintermagnesia
    Kornrohdichte gemäß DIN 993-1:1995-04, 993-18:2002-11 2,59 g/cm3
    Kornporosität gemäß DIN 993-1:1995-04, 993-18:2002-11 25,8 Vol.-%
    Tabelle 5: Eigenschaften der dichten Sintermagnesia für die Steine b) und c)
    Dichte Sintermagnesia
    Kornrohdichte gemäß DIN 993-1:1995-04, 993-18:2002-11 3,41 g/cm3
    Kornporosität gemäß DIN 993-1:1995-04, 993-18:2002-11 1 Vol.-%
    Tabelle 6: Eigenschaften des Sinterspinells für die Steine a), b) und c)
    Sinterspinell
    Kornrohdichte gemäß DIN 993-1:1995-04, 993-18:2002-11 3,37 g/cm3
    Kornporosität gemäß DIN 993-1:1995-04, 993-18:2002-11 2 Vol.-%
  • Die Herstellung der Steine a)-c) erfolgte jeweils wie folgt:
  • Die entsprechenden Rohstoffe nach Tabelle 3 mit einer Korngrößenverteilung nach Fuller wurden in einem Mischer trocken 3 min gemischt, mit dem flüssigen Bindemittel versehen, und 5 min weiter gemischt. Das Gemisch wurde auf eine hydraulische Presse gebracht und in einem B-Format für Drehofensteine mit einem Pressdruck nach Tabelle 3 verpresst. Die Steine wurden in einem Trockner bei ca. 130 °C getrocknet und anschließend bei 1600 °C in einem Tunnelofen 50 Stunden oxidierend gebrannt. Die Haltezeit bei Maximaltemperatur war 5 h. Es wurden die Brennschwindung durch Abmessen, die Fertigrohdichte durch Abmessen und Wiegen, die offene Porosität nach DIN EN 993-1:1995-04, die Kaltdruckfestigkeit nach DIN EN 993-5:1998-12, die Kaltbiegefestigkeit nach DIN EN 993-6:1995-04, die Gasdurchlässigkeit nach DIN EN 993-4:1995-04 und die Wärmeleitfähigkeit nach dem Heißdraht-(parallel-)verfahren DIN 993-15:2005-14 bestimmt. Die Temperaturwechselbeständigkeit wurde nach DIN EN 993-11:2008-03 an Luft bei einer erhöhten Prüftemperatur von 1100 °C bestimmt: Tabelle 7: Eigenschaften der gebrannten Steine des Beispiels 1
    Steine a) Steine b) Steine c)
    Rohdichte [g/cm3] 2,68 2,95 2,63
    Porosität [Vol.-%] 24,1 16,0 25,2
    Kaltdruckfestigkeit [MPa] 88 70 80
    Kaltbiegefestigkeit [MPa] 5,98 5,6 6,0
    Gasdurchlässigkeit [nPm] 0,85 1,6 1,2
    Brennschwindung [%] 1,18 0,30 0,60
    Porendurchmesser dso [µm] 3,8 14,2 10,4
    TWB [Zyklen] > 30 > 30 > 30
    WLF
    300 °C [W/mK] 5,4 6,7 5,5
    700 °C [W/mK] 3,5 5,1 3,6
    1000 °C [W/mK] 2,6 4,0 2,8
  • Die Steineigenschaften im Vergleich zu den konventionellen dichten Steinen nach b) verändern sich im Falle von a) und auch c), die eine deutlich erhöhte Porosität und eine signifikant verringerte Rohdichte aufweisen, ohne dabei einen negativen Einfluss auf die anderen Steineigenschaften auszuüben. Insbesondere die Gasdurchlässigkeit und der Porendurchmesser sind bei den Steinen nach der vorliegenden Erfindung verringert.
  • Im erfindungsgemäßen Fall von a), in dem die Körnung aus erfindungsgemäßer poröser Magnesia besteht, ist die Verringerung der Rohdichte und die Erhöhung der offenen Porosität gegenüber b) deutlich.
  • Zusätzlich ist der mittlere Porendurchmesser d50 gegenüber b) und c) dramatisch verringert, so dass eine verringerte Infiltrationsneigung gegenüber Alkalien und Klinkerschmelzen besteht. Gegenüber b) bleiben die Kaltdruckfestigkeit und die Kaltbiegefestigkeit weiterhin sicher im für dichte Steine typischen Bereich. Die Temperaturwechselbeständigkeit ist mit > 30 Abschreckzyklen ohne Bruch für alle Steinsorten auf dem gleichen notwendig hohen Niveau.
  • Die Ergebnisse zeigen zudem für die erfindungsgemäßen Steine nach a) deutlich verringerte Wärmeleitfähigkeitswerte gegenüber den dichten Magnesiaspinellsteinen b).
  • Beispiel 2:
  • Für Beispiel 2, Steine d) wurde anstelle des Sinterspinells gemäß Beispiel 1 ein poröser Spinell verwendet: Tabelle 8: Zusammensetzung der Versätze für Beispiel 2
    Steine a) Steine b) Steine d)
    Erfindungsgemäße Magnesia [Gew.-%], 0-4 mm 54 54
    Dichte Sintermagnesia [Gew.-%], 0-4 mm 54
    Sinterspinell [Gew.-%], 0-4 mm 16 16
    Poröser Sinterspinell, 0-4 mm 16
    Magnesiamehl ≤ 200 µm 30 30 30
    Bindemittel Ligninsulfonat [Gew.-%, bezogen auf Trockenmasse] 3,7 3,7 3,7
    Verdichtung [MPa] 130 130 40
    Brenntemperatur [°C] 1600 1600 1600
  • Die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Magnesia für d) entsprechen denjenigen des Beispiels 1. Tabelle 9: Eigenschaften des porösen Sinterspinells für Steine d)
    Poröser Sinterspinell
    Kornrohdichte gemäß DIN 993-1:1995-04, 993-18:2002-11 2,66 g/cm3
    Kornporosität gemäß DIN 993-1:1995-04, 993-18:2002-11 25 Vol.-%
  • Die Steine d) wurden analog Bespiel 1 hergestellt und geprüft: Tabelle 10: Eigenschaften der gebrannten Steine des Beispiels 2
    Steine a) Steine b) Steine d)
    Rohdichte [g/cm3] 2,68 2,95 2,64
    Porosität [Vol.-%] 24,1 16,0 25,2
    Kaltdruckfestigkeit [MPa] 88 70 85
    Kaltbiegefestigkeit [MPa] 5,98 5,6 6,4
    Gasdurchlässigkeit [nPm] 0,85 1,6 0,92
    Brennschwindung [%] 1,18 0,30 1,2
    Porendurchmesser dso [µm] 3,8 14,2 4,2
    TWB [Zyklen] > 30 > 30 > 30
    WLF
    300 °C [W/mK] 5,4 6,7 5,2
    700 °C [W/mK] 3,5 5,1 3,3
    1000 °C [W/mK] 2,6 4,0 2,4
  • Die Steineigenschaften im Vergleich zu den Steinen nach Beispiel 1 verändern sich durch die Verwendung von poröser Magnesia und porösem Spinell nur geringfügig, zu beobachten ist jedoch eine weiter verringerte Wärmeleitfähigkeit. Alle anderen positiven mechanischen und thermischen Eigenschaften bleiben erhalten.
  • Beispiel 3:
  • In den ersten Beispielen 1 und 2 wurden die Vorteile der erfindungsgemäßen porösen Sintermagnesia für Magnesiaspinellsteine erläutert. Zum Nachweis der Wirksamkeit der Erfindung bei Produkten aus anderen feuerfesten Werkstoffen wurden im Rahmen des Beispiels 3 Steine auf Basis von Sintermagnesia in Kombination mit Schmelzpleonast (pleonastischem Schmelzspinell) untersucht. Steine e) waren auf Basis von erfindungsgemäßer Sintermagnesia, Steine f) zum Vergleich mit dichter Sintermagnesia. Die Herstellung erfolgte entsprechend Beispiel 1, mit einer Brenntemperatur von 1450 °C: Tabelle 11: Zusammensetzung der Versätze für Beispiel 3
    Steine e) Steine f)
    Erfindungsgemäße Magnesia [Gew.-%], 0-4 mm 54
    Dichte Sintermagnesia [Gew.-%], 0-4 mm 54
    Schmelzpleonast [Gew.-%], 0-4 mm 16 16
    Magnesiamehl ≤ 200 µm 30 30
    Bindemittel Ligninsulfonat [Gew.-%, bezogen auf Trockenmasse] 3,7 3,7
    Verdichtung [MPa] 130 130
    Brenntemperatur [°C] 1450 1450
    Tabelle 12: Eigenschaften des Schmelzpleonastes für die Steine e) und f)
    Schmelzpleonast
    Kornrohdichte gemäß DIN 993-1:1995-04, 993-18:2002-11 3,74 g/cm3
    Kornporosität gemäß DIN 993-1:1995-04, 993-18:2002-11 2 Vol.-%
  • Die nachfolgende Tabelle zeigt die Ergebnisse des Beispiels 3: Tabelle 13: Eigenschaften der gebrannten Steine des Beispiels 3
    Steine e) Steine f)
    Rohdichte [g/cm3] 2,66 3,00
    Porosität [Vol.-%] 24,8 15,7
    Kaltdruckfestigkeit [MPa] 98 100
    Kaltbiegefestigkeit [MPa] 6,25 6,75
    Gasdurchlässigkeit [nPm] 0,98 1,45
    Brennschwindung [%] 1,12 0,20
    Porendurchmesser dso [µm] 4,8 14,6
    TWB [Zyklen] > 30 > 30
    WLF
    300 °C [W/mK] 5,3 6,9
    700 °C [W/mK] 3,4 5,3
    1000 °C [W/mK] 2,5 4,2
  • Tabelle 4 zeigt, dass die erfindungsgemäße poröse Sintermagnesia auch bei Magnesiapleonaststeinen angewendet werden kann, die Porosität erhöht sich durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Sintermagnesia signifikant, alle positiven mechanischen und thermischen Eigenschaften bleiben erhalten.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102006040269 A1 [0008, 0009]
    • DE 102013020732 A1 [0008, 0010, 0064, 0082]
    • US 4927611 [0011]
    • CN 106747594 A [0013]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • DIN 51060 [0002]
    • DIN EN ISO 1893: 2009-09 [0002]
    • Wen Yan et al., Preparation and characterization of porous MgO-Al2O3 refractory aggregates using an in-situ decomposition pore-forming technique, Ceram. Int. 2015 Jan., pp. 515-520 [0012]
    • DIN EN 993-1:1195-04 [0021, 0088]
    • DIN EN 993-18:1999-01 [0021]
    • DIN 66133:1993-06 [0038, 0070]
    • DIN 13055:2016-11 [0040]
    • DIN EN 821-2:1997-08 [0041]
    • DIN 51078:2002-12 [0063]
    • DIN 993-15:2005-14 [0068]
    • DIN EN 993-1:1995-04 [0069]
    • DIN EN 993-18: 2002-11 [0088]

Claims (44)

  1. Körnung aus Sintermagnesia, dadurch gekennzeichnet, dass die Körnung durch Sintern von Presslingen, insbesondere Pellets, aus MgO-Mehl, vorzugsweise aus MgO-Kaustermehl, und anschließendes mechanisches Zerkleinern der Presslinge hergestellt ist, wobei derart gesintert wurde, dass die Körnung eine Kornporosität (Gesamtporosität) gemäß DIN EN 993-1:1195-04 und DIN EN 993-18:1999-01 von 15 bis 38 Vol.-%, vorzugsweise von 20 bis 38 Vol.-% aufweist.
  2. Körnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Körnung durch Sintern bei einer maximalen Temperatur zwischen 1100-1600 °C, vorzugsweise zwischen 1200-1600 °C, bevorzugt zwischen 1200-1550 °C, besonders bevorzugt zwischen 1200-1500 °C, hergestellt ist.
  3. Körnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Körnung durch Sintern bei einer maximalen Temperatur ≤ 1600 °C, vorzugsweise ≤ 1550°C, bevorzugt ≤ 1500 °C, besonders bevorzugt ≤ 1400 °C, hergestellt ist.
  4. Körnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass derart gesintert wurde, dass die Körnung eine Kornrohdichte gemäß DIN EN 993-1:1195-04 und DIN EN 993-18:1999-01 von 2,20 bis 2,85 g/cm3, vorzugsweise von 2,20 bis 2,75 g/cm3, aufweist.
  5. Körnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Presslinge, insbesondere Pellets, mit einer Rohdichte gemäß DIN 66133:1993-06 von 1,8 bis 2,3 g/cm3, bevorzugt von 1,9 bis 2,2 g/cm3, verwendet wurden.
  6. Körnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Presslinge mit einer Porosität gemäß DIN 66133:1993-06 von 32 bis 52 Vol.-%, bevorzugt von 35 bis 45 Vol.-%, verwendet wurden.
  7. Körnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete MgO-Mehl, vorzugsweise das verwendete MgO-Kaustermehl, mindestens 88 Gew.-%, bevorzugt mindestens 95 Gew.- %, besonders bevorzugt mindestens 97 Gew.-% MgO, bestimmt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse gemäß DIN 12677:2013-02, aufweist.
  8. Körnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete MgO-Mehl, vorzugsweise das verwendete MgO-Kaustermehl, eine Partikelgrößenverteilung mit folgenden Werten aufweist, bestimmt mittels Lasergranulometrie gemäß DIN ISO 13320:2009: d90 zwischen 80 und 100 µm und/oder d50 zwischen 5 und 15 µm und/oder d10 zwischen 1 und 3 µm.
  9. Körnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sintermagnesia aus Presslingen hergestellt ist, die, bezogen auf Ihre Trockenmasse, zu mindestens 96 Gew.-%, vorzugsweise zu 100 Gew.-%, aus MgO-Mehl, bevorzugt aus MgO-Kaustermehl, bestehen und/oder kein Magnesitmehl enthalten.
  10. Körnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Körnung aus Sintermagnesia ohne Verwendung von Ausbrennstoffen hergestellt ist.
  11. Körnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass derart gesintert wurde, dass die Körnung aus Sintermagnesia einen mittleren Porendurchmesser d50 von 0.1 bis 10 µm, bevorzugt von 2 bis 8 µm, bestimmt gemäß DIN 66133:1993-06 aufweist.
  12. Körnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass derart gesintert wurde, dass die Körnung aus Sintermagnesia eine Korndruckfestigkeit in Anlehnung an DIN 13055-2016-11 (10 mm statt 20 mm), von 10 bis 30 MPa, bevorzugt von 11 bis 25 MPa, aufweist.
  13. Körnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass derart gesintert wurde, dass die Körnung aus Sintermagnesia folgende Wärmeleitfähigkeiten gemäß DIN EN 821-2:1997-08 aufweist: WLF vorzugsweise 400 °C [W/mK] 3 bis 9 4 bis 8 800 °C [W/mK] 2 bis 7 3 bis 6 1200 °C [W/mK] 2 bis 7 3 bis 6
  14. Körnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperaturregime der Sinterung derart eingestellt wurde, dass die Körnung die gewünschten Eigenschaften aufweist.
  15. Versatz zur Herstellung eines grobkeramischen, feuerfesten, geformten oder ungeformten Erzeugnisses, insbesondere eines Erzeugnisses für ein Arbeitsfutter oder eine Hintermauerung eines Industrieofens, vorzugsweise einer Zementofenanlage, eines Kalkschacht- oder Kalkdrehrohrofens, eines Magnesit- oder Dolomitofens, oder eines Wärmeofens oder eines Ofen zur Energieerzeugung oder eines Ofens der Stahlerzeugung oder eines Ofens der Nichteisenmetallindustrie, aufweisend mindestens eine Körnung aus Sintermagnesia gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
  16. Versatz nach Anspruch 15, aufweisend ein Trockenstoffgemisch mit oder bestehend aus folgenden Bestandteilen: a) zumindest eine grobe Körnung aus der erfindungsgemäßen Sintermagnesia mit einer Korngröße > 200 µm, vorzugsweise in einer Gesamtmenge an erfindungsgemäßer Sintermagnesia von 10 bis 90 Gew.-%, bevorzugt von 20 bis 80 Gew.-%, b) zumindest eine Mehlkörnung aus Magnesia, z.B. aus der erfindungsgemäßen Sintermagnesia, mit einer Korngröße ≤ 200 µm, vorzugsweise in einer Menge von 90 bis 10 Gew.-%, bevorzugt von 80 bis 20 Gew.-%, c) vorzugsweise zumindest eine weitere Körnung aus einem feuerfesten Werkstoff, vorzugsweise in einer Gesamtmenge an weiterer Körnung von 0,5 bis 40 Gew.-%, bevorzugt von 3 bis 30 Gew.-%, d) gegebenenfalls zumindest einen Zusatzstoff für feuerfeste Werkstoffe, vorzugsweise in einer Gesamtmenge an Zusatzstoff < 5 Gew.-% e) gegebenenfalls zumindest ein Zusatzmittel für feuerfeste Werkstoffe, vorzugsweise in einer Gesamtmenge von < 5 Gew.-%, sowie additiv zu dem Trockenstoffgemisch zumindest ein flüssiges oder festes Bindemittel für feuerfeste Werkstoffe, vorzugsweise in einer Gesamtmenge von 1 bis 9 Gew.-%, bevorzugt von 2.5 bis 6 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Trockenmasse des Trockenstoffgemisches.
  17. Versatz nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz zu mindestens 90 Gew.-%, bevorzugt zu mindestens 99 Gew.-%, besonders bevorzugt zu 100 Gew.-%, aus Bindemittel und dem Trockenstoffgemisch, bezogen auf die Gesamtmasse des Versatzes, besteht.
  18. Versatz nach Anspruch 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Trockenstoffgemisch ≥ 50 Gew.-%, bevorzugt ≥ 60 Gew.-%, besonders bevorzugt ≥ 70 Gew.-% der groben Körnung aus erfindungsgemäßer Sintermagnesia aufweist.
  19. Versatz nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die grobe Körnung aus poröser Sintermagnesia eine maximale Korngröße ≤ 8 mm, bevorzugt ≤ 6 mm, besonders bevorzugt ≤ 4 mm, aufweist.
  20. Versatz nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kornverteilung der groben Körnung aus Sintermagnesia stetig ist.
  21. Versatz nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Körnung aus einem Rohstoff aus der folgenden Gruppe besteht: Magnesiumaluminat-Spinell, Bauxit, Tonerde, Hercynit, Pleonast, Chromerz, pleonastischem Spinell, Zirkonoxid, Olivin und/oder Forsterit.
  22. Versatz nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Körnung eine minimale Korngröße > 0 mm und/oder eine maximale Korngröße ≤ 8 mm, bevorzugt ≤ 6 mm, besonders bevorzugt ≤ 4 mm aufweist.
  23. Versatz nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Kornverteilung der weiteren Körnung stetig ist.
  24. Versatz nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem flüssigen Bindemittel um ein Bindemittel aus der folgenden Gruppe handelt: Wärmehärtendes Kunstharzbindemittel, insbesondere Phenol-Formaldehydharz oder Melasse oder Ligninsulfonat, oder ein schwefelfreies Bindemittel, insbesondere um ein Bindemittel auf Basis Dextrose, eine organische Säure, einen Al2O3-Binder, Phosphorsäure, einen Phosphatbinder, Wasserglas, Ethylsilicat, oder ein Sulfat, z. B. Magnesiumsulfat oder Aluminiumsulfat, oder ein Sol-Gel-System.
  25. Grobkeramisches, feuerfestes, geformtes oder ungeformtes Erzeugnis, insbesondere für ein Arbeitsfutter eines Industrieofens, vorzugsweise einer Zementofenanlage, eines Kalkschacht- oder Kalkdrehrohrofens, eines Magnesit- oder Dolomitofens, oder eines Wärmeofen oder eines Ofen zur Energieerzeugung oder eines Ofen der Stahlerzeugung oder eines Ofen der Nichteisenmetallindustrie, wobei das Erzeugnis mindestens eine Körnung aus Sintermagnesia gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 aufweist.
  26. Grobkeramisches, feuerfestes, geformtes oder ungeformtes Erzeugnis, insbesondere für ein Arbeitsfutter eines Industrieofens, vorzugsweise einer Zementofenanlage, eines Kalkschacht- oder Kalkdrehrohrofens, eines Wärmeofen oder eines Ofen zur Energieerzeugung, vorzugsweise Erzeugnis nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugnis hergestellt ist aus einem Versatz gemäß einem der Ansprüche 15 bis 24.
  27. Erzeugnis nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass das geformte Erzeugnis ein grüner, insbesondere gepresster, Formkörper, bevorzugt ein Stein, ist.
  28. Erzeugnis nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass das geformte Erzeugnis ein getemperter Formkörper, bevorzugt ein Stein, ist.
  29. Erzeugnis nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass das geformte Erzeugnis ein gebrannter Formkörper, bevorzugt ein Stein, ist.
  30. Erzeugnis nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der gebrannte Formkörper eine Wärmeleitfähigkeit nach dem Heißdraht-(parallel-)verfahren gemäß DIN 993-15:2005-14 bei 300 °C von 4,0 bis 6,0 W/mK, bevorzugt von 4,5 bis 5,8 W/mK, bei 700 °C von 3,0 bis 5,0 W/mK, bevorzugt von 3,0 bis 4,8 W/mK, und bei 1000 °C von 2,0 bis 3,5 W/mK, bevorzugt von 2,0 bis 3,2 W/mK aufweist.
  31. Erzeugnis nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass der gebrannte Formkörper eine offene Porosität von 22 bis 45 Vol.-%, bevorzugt 23 bis 35 Vol.-%, bestimmt gemäß DIN 993-1:1995-4 aufweist.
  32. Erzeugnis nach einem der Ansprüche 29 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass der gebrannte Formkörper einen Mittelwert der Porendurchmesserverteilung d50, bestimmt gemäß DIN 66133:1993-06, von 0,5 bis 10 µm, bevorzugt von 2 bis 10 µm, aufweist.
  33. Erzeugnis nach einem der Ansprüche 29 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass der gebrannte Formkörper eine Rohdichte von 1,9 bis 2,9 g/cm3, insbesondere von 2,0 bis 2,8 g/cm3, bestimmt gemäß DIN 993-1:1995-04 aufweist.
  34. Erzeugnis nach einem der Ansprüche 29 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass der gebrannte Formkörper eine Kaltdruckfestigkeit gemäß DIN EN 993-5:1998-12 von 30 bis 100 MPa, insbesondere von 45 bis 90 MPa, aufweist.
  35. Erzeugnis nach einem der Ansprüche 29 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass der gebrannte Formkörper eine Kaltbiegefestigkeit gemäß DIN EN 993-6:1995-04 von 2 bis 18 MPa, insbesondere von 3 bis 10 MPa, aufweist.
  36. Erzeugnis nach einem der Ansprüche 29 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass der gebrannte Formkörper eine Gasdurchlässigkeit nach DIN EN 993-4:1995-04 von 0,2 bis 8 nPm, insbesondere von 0,5 bis 6 nPm, aufweist.
  37. Erzeugnis nach einem der Ansprüche 29 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass der gebrannte Formkörper eine Temperaturwechselbeständigkeit bestimmt nach DIN EN 993-11:2008-03 an Luft bei einer Prüftemperatur von 1100 °C der erfindungsgemäßen gebrannten, geformten Erzeugnisse, von > 20 Abschreckzyklen, insbesondere > 30 Abschreckzyklen, aufweist.
  38. Feuerfestes geformtes Erzeugnis nach einem der Ansprüche 25 bis 37 hergestellt aus einem Versatz gemäß einem der Ansprüche 15 bis 24, erhalten durch ein Verfahren mit folgenden Verfahrensschritten: a) Mischen des Trockenstoffgemisches mit Bindemittel und/oder Wasser zu einer bildsamen Masse, b) Formen, insbesondere Pressen, der Masse zu einem grünen Formkörper, c) Vorzugsweise Trocknen des grünen Formkörpers, d) Vorzugsweise Tempern oder Brennen des grünen Formkörpers.
  39. Erzeugnis nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper bei einer Temperatur von 1200 bis 1800 °C, vorzugsweise von 1400 bis 1700 °C, gebrannt wurde.
  40. Zustellung eines großvolumigen Industrieofens, vorzugsweise eines Brennofens der Nichtmetallindustrie, bevorzugt einer Zementofenanlage, eines Kalkschacht- oder Kalkdrehrohrofens, eines Magnesit- oder Dolomitofens, oder eines Wärmeofens oder eines Ofens zur Energieerzeugung oder eines Ofens der Stahlerzeugung oder eines Ofens der Nichteisenmetallind ustrie, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustellung zumindest ein Erzeugnis gemäß einem der Ansprüche 25 bis 39 aufweist.
  41. Zustellung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustellung ein Arbeitsfutter aufweist, welches das zumindest eine feuerfeste Erzeugnis aufweist.
  42. Zustellung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsfutter in einem Ein- oder Mehrschichtmauerwerk eingebaut ist.
  43. Zustellung nach einem der Ansprüche 40 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustellung eine isolierende Hintermauerung aufweist, welche das zumindest eine feuerfeste Erzeugnis aufweist.
  44. Großvolumiger Industrieofen, vorzugsweise Brennofen der Nichtmetallindustrie, bevorzugt Zementofenanlage, Kalkschacht- oder Kalkdrehrohrofen, Magnesit- oder Dolomitofen, oder Wärmeofen oder Ofen zur Energieerzeugung oder Ofen der Stahlerzeugung oder Ofen der Nichteisenmetallindustrie, dadurch gekennzeichnet, dass der Industrieofen eine Zustellung gemäß einem der Ansprüche 40 bis 43 aufweist.
DE202017007171.1U 2017-09-15 2017-09-15 Poröse Sintermagnesia, Versatz zur Herstellung eines grobkeramischen feuerfesten Erzeugnisses mit einer Körnung aus der Sintermagnesia, derartiges Erzeugnis sowie Zustellung eines Industrieofens und Industrieofen Active DE202017007171U1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202017007171.1U DE202017007171U1 (de) 2017-09-15 2017-09-15 Poröse Sintermagnesia, Versatz zur Herstellung eines grobkeramischen feuerfesten Erzeugnisses mit einer Körnung aus der Sintermagnesia, derartiges Erzeugnis sowie Zustellung eines Industrieofens und Industrieofen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202017007171.1U DE202017007171U1 (de) 2017-09-15 2017-09-15 Poröse Sintermagnesia, Versatz zur Herstellung eines grobkeramischen feuerfesten Erzeugnisses mit einer Körnung aus der Sintermagnesia, derartiges Erzeugnis sowie Zustellung eines Industrieofens und Industrieofen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE202017007171U1 true DE202017007171U1 (de) 2019-12-11

Family

ID=69226734

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE202017007171.1U Active DE202017007171U1 (de) 2017-09-15 2017-09-15 Poröse Sintermagnesia, Versatz zur Herstellung eines grobkeramischen feuerfesten Erzeugnisses mit einer Körnung aus der Sintermagnesia, derartiges Erzeugnis sowie Zustellung eines Industrieofens und Industrieofen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE202017007171U1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114836062A (zh) * 2022-05-11 2022-08-02 上海利尔耐火材料有限公司 一种中间包镁质无磷涂抹料
CN115974563A (zh) * 2022-12-30 2023-04-18 东北大学 一种具有大晶粒低热导的烧结镁砂及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4927611A (en) 1987-06-15 1990-05-22 UBE Chemical Industries, LTD. Lightweight magnesia clinker and process for the preparation of the same
DE102006040269A1 (de) 2006-08-28 2008-03-20 Refractory Intellectual Property Gmbh & Co. Kg Gebranntes feuerfestes keramisches Produkt
DE102013020732A1 (de) 2013-12-10 2015-06-11 Refratechnik Holding Gmbh Grobkeramisches feuerfestes Erzeugnis und Verfahren zu seiner Herstellung sowie seine Verwendung
CN106747594A (zh) 2016-11-24 2017-05-31 通达耐火技术股份有限公司 一种轻质微孔镁质原料的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4927611A (en) 1987-06-15 1990-05-22 UBE Chemical Industries, LTD. Lightweight magnesia clinker and process for the preparation of the same
DE102006040269A1 (de) 2006-08-28 2008-03-20 Refractory Intellectual Property Gmbh & Co. Kg Gebranntes feuerfestes keramisches Produkt
DE102013020732A1 (de) 2013-12-10 2015-06-11 Refratechnik Holding Gmbh Grobkeramisches feuerfestes Erzeugnis und Verfahren zu seiner Herstellung sowie seine Verwendung
CN106747594A (zh) 2016-11-24 2017-05-31 通达耐火技术股份有限公司 一种轻质微孔镁质原料的制备方法

Non-Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DIN 13055:2016-11
DIN 51060
DIN 51078:2002-12
DIN 66133:1993-06
DIN 993-15:2005-14
DIN EN 821-2:1997-08
DIN EN 993-1:1195-04
DIN EN 993-1:1995-04
DIN EN 993-18: 2002-11
DIN EN 993-18:1999-01
DIN EN ISO 1893: 2009-09
Wen Yan et al., Preparation and characterization of porous MgO-Al2O3 refractory aggregates using an in-situ decomposition pore-forming technique, Ceram. Int. 2015 Jan., pp. 515-520

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114836062A (zh) * 2022-05-11 2022-08-02 上海利尔耐火材料有限公司 一种中间包镁质无磷涂抹料
CN114836062B (zh) * 2022-05-11 2024-04-16 上海利尔耐火材料有限公司 一种中间包镁质无磷涂抹料
CN115974563A (zh) * 2022-12-30 2023-04-18 东北大学 一种具有大晶粒低热导的烧结镁砂及其制备方法
CN115974563B (zh) * 2022-12-30 2023-10-03 东北大学 一种具有大晶粒低热导的烧结镁砂及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3523264B1 (de) Verfahren zur herstellung einer porösen sintermagnesia, versatz zur herstellung eines grobkeramischen feuerfesten erzeugnisses mit einer körnung aus der sintermagnesia, derartiges erzeugnis sowie verfahren zu seiner herstellung, zustellung eines industrieofens und industrieofen
EP2883853B1 (de) Grobkeramisches feuerfestes Erzeugnis und Verfahren zu seiner Herstellung sowie seine Verwendung
EP2766322B1 (de) Verwendung von ungebrannten feuerfesten erzeugnissen als zustellung von grossvolumigen industrieöfen sowie industrieofen ausgekleidet mit den ungebrannten feuerfesten erzeugnissen
EP1986978B1 (de) Grobkeramischer feuerfester versatz sowie feuerfestes erzeugnis daraus
EP2845843B1 (de) Verfahren zur herstellung leichter, keramischer werkstoffe
EP3371129B1 (de) Gesinterter feuerfester zirkonmullit-verbundstoff, verfahren zu seiner herstellung und seine verwendung
DE202017007171U1 (de) Poröse Sintermagnesia, Versatz zur Herstellung eines grobkeramischen feuerfesten Erzeugnisses mit einer Körnung aus der Sintermagnesia, derartiges Erzeugnis sowie Zustellung eines Industrieofens und Industrieofen
EP2119684B1 (de) Verfahren zur Herstellung feuerfester Formkörper sowie feuerfester Formkörper
EP4077239B9 (de) Versatz zur herstellung eines grobkeramischen feuerfesten basischen erzeugnisses, derartiges erzeugnis sowie verfahren zu seiner herstellung, zustellung eines industrieofens und industrieofen
EP3919461B1 (de) Trockener versatz und versatzfrischmasse zur herstellung eines grobkeramischen, gebrannten feuerfesten erzeugnisses, insbesondere einer rohrschutzplatte, aus nitridgebundenem siliciumcarbid, derartiges erzeugnis sowie verfahren zu seiner herstellung und müllverbrennungsanlage, rauchgasentschwefelungsanlage und schmelzwanne mit einem derartigen erzeugnis
WO2022207350A1 (de) Versatz zur herstellung eines feuerfesten, ungebrannten formkörpers, derartige formkörper, verfahren zu dessen herstellung, sowie zustellung eines ofens und ofen
DE102004010740B4 (de) Feuerfester keramischer Versatz und dessen Verwendung
DE1471283B (de) Verfahren zum Herstellen feuerfester Dolomitziegel

Legal Events

Date Code Title Description
R207 Utility model specification
R163 Identified publications notified
R150 Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: REFRATECHNIK HOLDING GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: REFRATECHNIK HOLDING GMBH, 85737 ISMANING, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: DR. SOLF & ZAPF PATENT- UND RECHTSANWAELTE, DE

Representative=s name: DR. SOLF & ZAPF PATENT- UND RECHTSANWALTS PART, DE

R151 Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years