DE2107004A1

DE2107004A1 - Hochfeuerfestes basisches Material und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE2107004A1
Application number: DE19712107004
Authority: DE
Inventors: Salvador de Madrid Richmond Colin White James Sheffield. Aza (Groß bntannien) P
Original assignee: GR Stem Refractories Ltd , Shef field (Großbritannien)
Priority date: 1970-02-17
Filing date: 1971-02-13
Publication date: 1971-09-09
Also published as: DE2107004B2; FR2080575A1; GB1296860A

Description

107004

Andrejewslei & Honke Patentanwälte

Diplom-Physlksr

Dr. Waiter Amlrejewski

Anwaltsakie: 36 "^{Λ /mJ H a}

Essen, den U. Psbruar 1971 Keitwiijar SfrtiBe 35 (th )

Patentanmeldung
GR-STEIM REFRACTORIES LDViITED Gene fax House, Tapfcon Park Road,, Sheffield SlO 3PJ, England

Hochfeuerfesbes basisches Material und Verfahren au seiner Herstellung.

Gegenstand der Erfindung ist ein hochfeuerfesfces basisches Material mit bleibender Bindung der festen Kristallkörner, wobei unter "bleibender Bindimg" der starke direkte Kontakt zwischen den festen KristaLLkömern der feuerfesten Phasen bei hohen Temperaturen verstanden wird, wenn eine flüssige Phane innerhalb des feuerfesten Materials durch Schmelzung der leichter schmelzbaren Bestandteile entstanden Ist.

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W. Andrejewskl, Dr, M. Honke, 43 Essen, Kettwlfjer SfraSe

la der nachfolgenden Beschreibung werden chemische Formela iilr •ils Zusammensetzung der verschiedenen Phasen innerhalb einer feuerfesten Mischung verwendet, "wobei diese Fort-ieln Idealmt'johungen darstellen und na burgemäß in der Praxis andere Oxide in Lösungen enthalten können,

Α LLgfjaiein viiirde festgestellt, daß die flüssige Phase, welche beL hohen Temperaturen in feuerfesten Stoffen entsteht, eine . starkä NeLgUrIg zeigt, zwischen rl ie feuerfesten Körner einzudringen, sodaß sich et ine geringe b Leibende Bindung aeigt, e?; seL denn, daß der (rehalt an F¹IuOmLtteln sehr niedrig ist. l^raus ergibt sielt eine jähr geringe Feuerfestigkeit und sine geringe Peat Lglrsit gegenüber dem Angriff τοπ Schlacken und Flußmitteln. im Betrieb sowie unter besblmmten Betriebsbedingungen eine geringe AbpLatzfestigkeit an der· arhitzten Fläche des feuerfesten Materials.

Es hat sich aüerdings gezeigt, daß das Ausmaß der bleibenden Bindung beispielsweise bei Magries it-Materia Γ bei hohen Temperaturen bei konstantem Plüssigkeitsgehalt erhöht werden ka.nn, indem Chromoxid zugesetzt wird odjr das Verhältnis von Caö/Si0_o im feuerfesten flats rial erhöht wird. In beiden Fällen wird angenoitiEtten, -laß sich die Wirkung dadurch ergibt, dall die Oberfl-iohenenergifnd-ir Grenzflächen 7,,/ischen P^rIklaskörnern und der -ifluctten '/,wischen Periklaskörnern und flüssiger i-iiase in der verändern, .iaü dar durch die: flüssige Phase an den Bertitiiuiii't :n liwischen den Periki-iskörnern ausgebildete fiieichgewic>hti>"/-Form-WLnkei /ergröüert und das Ausmaß des Eindringens der flüssigen Phase zwischen die periklaskörner verringert wird.

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Es wurde außerdem festgestellt, daß oft sogar eine stärkere Zunahme des Peststoffkontaktes bei konstantem Flüssigkeitsgehalt erreicht wurde, wenn die Mischung derart gesteuert wird, daß gleichzeitig eine zweite feste Phase mit Periklas bei hohen Temperaturen existiert. Es wird angenommen, daß eine Bedir^fT-'.ng für diese Wirkung einer zweiten Phase darin besteht, daß di Energie der Zwischenflächen zwischen den ungleichen Körnern geringer ist als die Energien der Korngrenzen zwischen gleicht ; Körnern im Aufbau.

Es hat sich gezeigt, daß diese Wirkung durch die Spinellphase in Chrommagnesit und Magnesitchromsteinen und durch Dikalziumsilikat (Ca SiOj.) und Porsterit (MgpSiO^) in Magnesitsteinen erzeugt wird. Eine Grenze für die Wirksamkeit dieser Silikate bei der Erzeugung einer Peststoffbindung in Magnesiten bei Hochtemperaturbetrieb ergibt sich jedoch aus den Temperaturen, bei denen sie in die flüssige Phase übergehen. Infolgedessen liegt die Maximaltemperatur, bei welcher festes Dikalziumsilikat und festes Forsterit in Berührung mit Magnesia vorhanden sein kann, annähernd 18OO°C bezw. 1900°C, den Schmelztemperaturen des MgO-Dikalziumsilikat-Eutektikum bezw. des MgO-Porsterit-Eutektikum. Beide Temperaturen liegen jedoch beträchtlich niedriger, wenn andere Bestandteile wie Eisenoxide oder bei dem MgO-Forsterit-Eutektikum CaO vorhanden sind.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen durch ein hochfeuerfestes basisches Material mit bleibender Bindung der festen Kristallkörner bis zu hohen Temperaturen von beispielsweise über 170O⁰C.

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Gekennzeichnet ist das erfindungsgemäße hochfeuerfeste basische Material im wesentlichen dadurch, daß das basische Grundmaterial einen unter Beibehaltung eines starken Peststoffkontaktes mit der feuerfesten Phase in Gegenwart der flüssigen Phase bei hoher Temperatur bleibenden, mit irgendeiner festen Phase des Materials koexistenten Zusatz eines Zirkonats eines Erdalkalimetalls zur Ausbildung eines hochfeuerfesten Gerippes aus Zirkonat-gebundenem feuerfestem Material enthält..

Dabei kann das Zirkonat eines Erdalkalimetalls direkt als solches zugesetzt sein oder alternativ aus Zirkonerde oder Zirkonerde enthaltenden Verbindungen und einer ein Erdalkalimetall enthaltenden Verbindung bestehen, die beim Brennen derart reagieren, daß ein Zirkonat eines Erdalkalimetalls entsteht. Bo kann das Zirkonat Kalziumzirkonat sein oder der Zusatz kann aus Kalk oder Kalk enthaltenden Verbindungen und Zirkonerde oder Zirkonerde enthaltenden Verbindungen bestehen, welche beim Brennen derart reagieren, daß Kalziumzirkonat entsteht. Als Kalk kann roher oder gebrannter Dolomit und als Zirkonerde Zirkon verwendet- werden.

So enthält gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ein hochfeuerfester Magnesitstein mit bleibender Bindung Kalziumzirkonat in Koexistenz mit festem Periklas, welches einer hohen Temperatur widersteht, während ein starker Peststoffkontakt mit dem Periklas in Gegenwart der flüssigen Phase beibehalten wird, um ein Gerippe aus Zirkonat gebundenem Periklas bei hohen Temperaturen zu bilden.

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Ein derartiges Material enthält vorzugsweise anfangs 6O-85 Gew.-% MgO, 7-14 Gew.-^ CaO, 6-I8 Gew.-^ CaO₂ und weniger als β % SiO₂ sowie bei Temperaturen über 1700⁰C 65-82 Gew.-% Periklas, 3-19 Gew.-% Kalziumzirkonat und I5 Gew.-% einer flüssigen Phase, wobei es bei 1700°C eine Peststoffbindung von über 0,17 % Ν_ββ/Ν aufweist, bei welchem Faktor N__ gleich der Gesamtzahl der Berüh-

ss

rungspunkte der festen Phasen und N gleich der Gesamtzahl der Berührungspunkte zwischen den festen Phasen plus den Berührungspunkten zwischen den festen Phasen und der flüssigen Phase ist.

Die gleichen Überlegungen gelten auch für irgendeine andere Form eines basischen feuerfesten Materials, wenn ein geeignetes Zirkonat oder Verbindungen zugesetzt werden, welche ein Zirkonat erzeugen können. Infolgedessen lässt sich die Erfindung auch bei einem Dolomitstein anwenden, wobei die Ausbildung eines Gerippes aus Zirkonat-gebundenem Periklas, welches bei hohen Temperaturen bestehen bleibt, eine erhöhte Abplatzfestigkeit bei hohen Temperaturen ergibt.

In einer bevorzugten Zusammensetzung eines derartigen Dolomitsteines besteht das Dolomit aus 98 Gew.-^ CaO.MgO, bis zu 1 Gew.% Fe und weniger als 0,5 Gew.-% Siliziumdioxid, wobei ihm 2,5 Gew.% Zirkon zugesetzt ist und die Verbindungen beim Brennen derart reagieren, daß Kalziumzirkonat entsteht, welches in Koexistenz mit der festen Perlklas-Phase und der feuerfesten Kalk-Phase bei hohen Temperaturen bestehen bleibt, während ein starker Feststoffköntakt mit den feuerfesten Phasen In Gegenwart der flüssigen Phase aufrechterhalten wird, um ein Gerippe aus Zirkon-gebundenem Periklas und Kalk bei hohen Temperaturen zu bilden*

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Taoelle I

(D

MgO

ZrO₂ M₃S

Tfesrpnaseii-Mischungen des Systems CaO-MgO-ZrOp-SiOp , ■ in denen MhO (Periklas)

als Phase bis zu hohen Temperaturen bestehen bleibt

(a)

CMS

(5)

MgO

ZrOj

CZ

C₃MSp

(7)

MgO CZ

(9)

MgO

UZ

C₂S

(2)

MgO

CMS

MgO

ZrO,

(β)

MgO CZ

C~M^C-

(8)	(10)
MgO	MgO
CZ	CZ
c₂s	C S

(ID

MgO
CZ

CaO

> nm:

Dabei wur-cen folgende Abkürzungen verwendet: C « CaO, M = MgO, Z = ZrO₂, S =

(2) Die Tabelle zeigt die idealen Zusammensetzungen der Phasen. Bei hohen Temperaturen besteht jede der vier orthosilikat-Phasen über einen Bereich von CaO/MgO-Verhältnissen,. _;

I
I

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Aus Gründen der Einfachheit wird nachstehend die Erfindung im wesentlichen im Zusammenhang mit einem feuerfesten Magnesia-Material in Bezug auf das Phasengleichgewicht im relevanten Teil des quaternären Systems CaO-MgO-ZrO₂-SiO₂ gemäß der beiliegenden Zeichnung erläutert.

Die vorstehende Tabelle I zeigt a) die sechs 4-Phasenkombinai-.._>.■ nen, welche bei diesem System in festem Zustand vorkommen, we! ehe als eine Phase Perlklas aufweisen, und b) die fünf 3-Phasenkombinationen, welche den Khotendreieclcen in dem quaternären Phasendiagramm entsprechen, welche die Phasenumfänge der sechs 4-Phasenverbindungen trennen.

Die Mischungsbereiche, innerhalb welcher jede der 4-Phasen- und 3-Phasenkombinationen auftreten, sind in Molekularwerten durch die in ihnen gleichzeitig existierenden Phasen bestimmt. Bei der Berechnung der Mengen von Magnesit, Solomit, Zirkon oder anderen Rohstoffen zur Herstellung von in irgendeine der Zusammensetzungen fallenden Mischungen muß naturgemäß auf die Unreinheiten Rücksicht genommen werden, welche in diesen Rohstoffen vorhanden sind.

Der Einfluß der Zusammensetzung auf das Schmelzverhalten und die Mikrostruktur wurde ebenfalls im Bereich des durch die Phasenzusammensetzungen gedeckten Systems untersucht. Diese Untersuchungen haben gezeigt, daß in Jeder der Phasenzusammensetzungen bei hohem Gehalt an Silikatphasen die Temperaturen beim vollständigen Schmelzen am niedrigsten Sind. Ulfolgedessen ist Periklas über einen weiten Bereich an Magnesiagehalt innerhalb jeder

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Zusammensetzung die Hauptphase, d.h. die feste Phase, welche mit der flüssigen Phase bei den Höchsttemperaturen gleichzeitig vorhanden ist. Innerhalb dieses Bereiches der Magnesia-Anteile sind die Mischungen, welche die Bedingung erfüllen, daß die Bindung durch festes Kalziumzirkonat oberhalb der Temperatur der AnfangsSchmelzung bestehen bleiben soll, diejenigen, bei denen zusätzlich zu festem Periklas 1) festes Kalziumzirkonat oder 2) festes Kalziumzirkonat und fester Kalk oder J>) festes Kalziumzirkonat und festes ZrOp gleichzeitig mit der flüssigen Phase vorhanden sind.

In der Figur wird die Bedingung 1) durch Mischungen erfüllt, welche in Angaben bezüglich ihres CaO-, ZrOp- und SiOp-Gehaltes derart berechnet sind, daß der Gesamtgehalt dieser Oxide 100 Teile ergibt und innerhalb der Fläche k-a-b-c-d-e-m liegt. Die Bedingung 2) wurd durch Mischungen erfüllt, deren Zusammensetzungen in gleicher Weise ausgedrückt innerhalb der Fläche Cao-a-k liegt. Die Bedingung 3) wird, wie festgestellt werden konnte, durch Mischungen erfüllt, deren Zusammensetzungen in gleicher Weise ausgedrückt innerhalb der Fläche m-p-r liegt. Der Punkt r des Diagramms aus der beiliegenden Figur stellt die Zusammensetzung einer festen ZrOg-CaO-MgO-Lö'sung dar, welche annähernd 9 % Cao und ~5 % MgO enthält.

Das in der Figur dargestellte Kompositionsdreieck wird auch durch dünne gerade Linien in Flächen unterteilt, welche den sechs ^-Phasenzusammensetzungen der Tabelle t entsprechen. Im Diagramm sind diese Flächen wieder in Werten des CaO-, ZrO - und SiOg-Gehaltes der Mischungen begrenzt, wie dies bereits erläutert wurde. Die sechs Flächen sind mit 1, 2, 5, 7, 9 und 11 bezeichnet

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und entsprechen damit der Bezeichnung der Phasenzusammensetzungen in der Tabelle I. Die Temperaturen, bei denen die Schmelzung der innerhalb dieser Flächen (Phasenzusammensetzungen) liegenden Mischungen beginnt, sind 1485⁰C, 1475°C, 1490⁰C, 1555⁰C 1710⁰C be zw. 17²K)⁰C entsprechend den unveränderlichen Punkten h, f, e, d, b und a. Die Temperaturen, bei denen die Schmelzung beginnt, sind daher am niedrigsten bei den Zusammensetzungen, in denen Montizellit (CaO.MgO.SiOg) oder Mervinit (3CaO.MgO.2SiO₂) oder beide Silikate auftreten, d.h. die Zusammensetzungen, in denen die Schmelzung bei h, f, e und d beginnt.

Die höchsten Temperaturen der AnfangsSchmelzung entstehen daher in Mischungen, welche links der Verbindungslinie C₃S-CA im Diagramm angegeben sind, d.h. in den Zusammensetzungen (9) und (11). In derartigen Mischungen beginnt die Schmelzung an den Punkten a bezw. b. Mervinit und Montizellit enthaltende Mischungen, welche die Bedingung erfüllen, daß die Bindung durch festes Kalziumzirkonat innerhalb des Schmelzbereiches bestehen bleibt, sind Jedoch nicht ausgeschlossen, da das Vorhandensein gesteuerter Schmelzmengen bei relativ niedrigen Temperaturen ein Brennen bei niedrigeren Temperaturen ermöglicht.

Eine derartige Steuerung kann durch Steuerung der relativen Proportionen von CaO, ZrOpUnd SlO₂ unter Verwendung der Beziehungen gemäß der Figur ausgeübt werden sowie durch Steuerung des Magnesia-Gehaltes der Mischung. In Zusammensetzungen, in denen Periklas die Häuptphase ist, d.h. den Zusammensetzungen, deren Schmelzverhaiten in der Figur erläutert ist, verändert eine Erhöhung des Magnesla-öehaltes weder die anfängliche Schmelz-

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temperatur noch die Temperatur, bei welcher die Lösung von Kalziumzirkonat in der flüssigen Phase vollständig 1st, vermindert jedoch die Menge des flüssigen Stoffes, welcher bei irgendeiner Temperatur innerhalb des Schmelzbereiches vorhanden ist, und erhöht die Temperatur der abschließenden Schmelzung t

Andererseits steigt bei Mischungen, deren Zusammensetzung in Werten ihres CaO-, ZrOp- und SiOg-Gehaltes ausgedrückt innerhalb der Flächen (1) k-a-b-c-d-e-m, (2) CaO-a-k und (j5) m-p-r liegt, die Temperatur, bei welcher das Kalziumzirkonat in der flüssigen Phase vollständig gelöst ist, mit zunehmendem ZrOp-Gehalt bei konstantem CaO/SiOp-Verhältnis in den Mischungen. Die Stärke dieser Wirkung ist im Diagramm durch die Isothermen ausgedrückt, welche als strichpunktierte Linien mit daneben angegebenen Temperaturen dargestellt sind. Bei auf diesen Isothermen liegenden Zusammensetzungen ist das Kalziumzirkonat in der flüssigen Phase bei den angegebenen Temperaturen vollständig gelöst.

Die Auswirkungen der Zusammensetzung auf das Schmelzverhalten sind in nachstehender Tabelle II dargestellt, welche vier Zusammensetzungen innerhalb einer Phasenzusammensetzung (8) betreffen, bei welcher Periklas, Kalziumzirkonat und Dikalziumsillkat in festem Zustande gleichzeitig vorhanden sind. Zusätzlich zu den Zusammensetzungen der vier Mischungen gibt die Tabelle auch ihren mineralogischen Aufbau in festem Zustande und die Verhältnisse von gebranntem Dolomit, Zirkon, gebranntem Magnesit und Zirkonerde an, welche für diese Zusammensetzungen erforderlich sind, wobei davon ausgegangen wird, daß diese Stoffe in ihrer Gesamtheit rein und in chemischer Hinsicht ideal zusammengesetzt sind.

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Tabelle II

Chemische Zusammensetzung (Gew. -%)

CaO MgO ZrO₂ SIO«

55,6	11,9	27,1	9	,1
25,6	75,0	25,6	75	,0
26,1	8,8	45,4	14	,6
12,7	4,5	5,9	1	,5

Mineralogischer Bau in festem Zustande (Gew.-J

Periklas	25,6	75,0	25,6	75,0
Kalziumzirkonat	58,0	12,8	65,2	21,2
Dikalziumsilikat	56,4'	12,2	11,2	5,8
Tr ^···,*- 4 CaO. ZrOp	1,04	1,04	5,6	5,6

"2CaO. SiO₂

Übersicht des Rohmaterials (Gew.-%)

gebr. Dolomit	75,1	11,	1	62,4	26,2
Zirkon	24,9 ■	55,	0	8,5	5,5
gebr. Magnesit	- -	-	9	4,5	59,9
Zirkonerde	-		24,9	10,4

Temperatur bei

Schmelzbeginn ( C) 1740*10 1740*10 1740*10 1740^10

Temperatur der Lösung

von CaO.ZrOg (°C) 1925*10 1925*10 2050*25 2050*25

Temperatur bei

kompletter Schmelzung 2250*50 2670 2550 27ΟΟ χ = geschätzt.

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Tabelle III

Veränderung im Ausmaß der Bindung in festem Zustande bei Mischungen mit konstantem Flüssigkeitsgehalt bei 1700⁰C.

Zusammensetzung der (Gew.-%)	CaO	ZrO_Q	Mischung	Periklas	5	Vorhandene (Gew.	Phasen -%)	15	^Nss
MgO			SiO₀		5	Kalzium- Flüssig	15
	5,4			85	5	zirkonat	15	0,135
88,8	7,0	3,4	5,8	85	5	0	15	0,17
83,8	8,5	6,9	5,8	81,	0	15	0,275
78,8	10,1	io,3	5,8	-76,	3,5	15	0,315
73,8	11,7	13,7	5,8	71,	8,5		0,325
68,8	13,2	17,2	5,8	66,	13,5	0,325
63,8	5,8		18,5

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Es wurde auch festgestellt, daß die .'irksamkeit von Kalziumzlrkonat bei der Erzeugung einer festen Bindung zwischen den Periklaskörnern bewahrt bleibt, wenn die flüssige Phase beträchtliche Mengen an B₂O-, enthält, und daß die Löslichkeit von Kalziumzirkonat in derartigen Schmelzen gegenüber der von Silikatphasen gering ist. Die Lösung der feuerfesten Silikatphasen in der Schmelze ist wahrscheinlich ein Grund der geringen Warmfestigkeit von Seewasser-Magnesiten, welche BgO-, enthalten.

Die Verbesserungen in der direkten, d.h. bleibenden Peststoffbindung, welche bei derartigen Zusammensetzungen bei Temperaturen erzielt wurden* bei denen eine flüssige Phase vorhanden ist, sind in der Tabelle III dargestellt. Dabei ist KL„/N ein Parameter, welcher das Ausmaß der bleibenden Peststoffbindung mißt und welcher durch Messungen auf Mikrobildern polierter Musterschnitte bestimmt wurde, welche bei einer Temperatur von I7OO C abgeschreckt wurdene Die Zusammensetzungen wurden derart gewählt, daß bei 1700⁰C der PlUssigkeitsanteil der Mischungen und die ' flüssige Phase sich aus 35,9 % CaO, 19,1 % ZrO₂ und 29,0 % SlO₂ zusammensetzt und dem Punkt L der Figur entspricht.

Bei Anwendung der Erfindung auf ein feuerfestes Dolomit-Material aus (gewichtsmäßig) 98 % CaO.MgO, weniger als 1 % Pe, weniger als 0,5 % Aluminiumoxyd und weniger als 0,5 % Silika werden 2-5 Gew_a-$ Zirkon zugesetzt und die gesamte Mischung gebrannt, sodaß Kalziumzirkonat als Zirkonatbindung zwischen der Periklas- und der Kalkphase entsteht, welche bei hohen Temperaturen bestehen bleibt. Dies hat sich Insofern als besonders vorteilhaft erwiesen., als sich bei Durchführung des ASTA-Abplatateabee

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(Brennen des feuerfesten Materials bei 148O⁰C) beim Brennen eines Prüfsteines aus 100 % gleichartigem Dolomit ein Gewichtsverlust von 21 % bei diesem 100 $-igen Dolomitstein im Vergleich zu einem Gewichtsverlust von 12 % bei einem erfindungsgemäß hergestellten Prüfstein ergab.

Infolgedessen lassen sich basische feuerfeste Materialien mit Ä verbessertem Verhalten dadurch herstellen, daß geeignete Rohstoffe, welche CaO, MgO, ZrOp und SiOp enthalten, in derartigen Verhältnissen miteinander gemischt werden, daß sie 1) festes Periklas und festes Kalzlumzirkonat enthalten, wenn die Reaktion zwischen den Bestandteilen vollkommen abgeschlossen ist, und daß 2) diese beiden festen Phasen gleichzeitig mit der flüssigen Phase bei Temperaturen über denen existieren, bei denen die Schmelzung beginnt.

Die Bedingung 1) wird durch Zusammensetzungen erfüllt, welche nach abgeschlossener Reaktion Phasenkombinationen (5) - (11) im festen Zustande ergeben. Bei höchsten Anforderungen an die Feuerfestigkeit werden gewöhnlich vorzugsweise Mischungen verwendet, ™ welche Phasenkombinationen (8), (9), (10) oder (11) ergeben. Außerhalb dieses Bereiches liegende Zusammensetzungen, welche nach der Reaktion begrenzte Mengen an Montizelllt oder Mervinit oder beide enthalten, sind jedoch nicht ausgeschlossen, da das Vorhandensein dieser bei niedriger Temperatur schmelzenden Verbindungen ein Brennen bei niedrigeren Temperaturen erlaubt, was unter gewissen Umständen vorteilhaft sein kann» In gleicher Weise sind Zusammensetzungen nicht ausgeschlossen, we Lohe freien Kalk enthalten, da sie für gewisse Anwandungszwacke geeignet sein können, in denen die Hydrierung icein Problem bildet.

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Während die Bedingung 2) über einen weiten Bereich an Magnesia-Gehalt erfüllt wird, werden im allgemeinen Zusammensetzungen mit einem Gesamtsilikatgehalt unter 10 % und einem Periklas-Gehalt über 8o % in festem Zustande nach abgeschlossener Reaktion bevorzugt, bis auf den Fall von Mischungen, welche festen Kalk innerhalb des Schmelzbereiches ergeben, in welchem verhältnismäßig geringere Magnesia-Gehalte zulässig sind. In Mischungen, bei denen während des Abkühlens ein Stauben des Dikalziumsilikates auftritt, können Stabilisierungszuschläge verwendet werden. Derartige Stabilisatoren sind beispielsweise Cr₂O,, BpO-, und P₂ ⁰C ·

In verfahrensmäßiger Hinsicht geht die Erfindung in der Weise vor, daß zur Herstellung eines hochfeuerfesten basischen Materials, bei welchem die bleibende Bindung der festen Kristallkörner durch ein Zirkonat eines Erdalkalimetalls erzielt wird, das feuerfeste Material auf geeignete Körnung gebrochen oder gemahlen und die gebrochene und sortierte Masse pellitisiert und anschließend in einem Ofen gebrannt wird. Um die Herstellung eines sehr dichten Klinkers zu erleichtern, kann bei Verwendung von Rohmagnesit und Dolomit einer oder können beide Stoffe oder eine Mischung derselben mit Zirkon oder Zirkon und Zirkonerde vor dem Pellitisieren gebrannt werden. Der Klinker wird dann auf eine geeignete Körnung gebrochen, um aus dieser Masse Schamottsteine, Stampfmischungen oder feuerfesten Mörtel oder dergl. herzustellen« Alternativ kann die Masse auch geschmolzen und dann in geeignete Formen gegossen werden.

Ein hochfeuerfestes basisches Material mit bleibender Bindung der festen Kristallkörner enthält insbesondere erfindungsgemäß ein

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Zirkonat eines Erdalkalimetalls, welches mit irgendeiner festen feuerfesten Phase, welche hohen Temperaturen widersteht, gleichzeltig existieren kann, während eine starke Fe st st off berührung ,.„ mit der feuerfesten Phase in Gegenwart der flüssigen Phase zur Ausbildung eines Gerippes aus Zirkonat-gebundenem feuerfestem Material bei hohen Temperaturen bestehen bleibt, wobei das feuerfeste Ausgangsmaterial mit einem kohlenstoffhaltigen Material getränkt wurde. Vorzugswelse wird die Tränkung unter Verwendung von heißem Teer auf irgendeine geeignete Weise durchgeführt, beispielsweise nach dem allgemein bekannten Vakuum-Tränkverfahren.

Ansprüche;

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Claims

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Ansprüche.

1.) Hochfeuerfestes basisches Material mit bleibender Bindung der festen Kristallkörner, dadurch gekennzeichnet, daß das basische Grundmaterial einen unter Beibehaltung eines starken Peststoffkontaktes mit der feuerfesten Phase in Gegenwart der flüssigen Phase bei hoher Temperatur bleibenden, mit irgendeiner festen Phase des Materials koexistenten Zusatz eines Zirkonats eines Brdalkalimetalls zur Ausbildung eines hochfeuerfesten Gerippes aus Zirkonat-gebundenem feuerfestem Material enthält*

2. Hochfeuerfestes basisches Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz aus einem fertigen Zirkonat eines Erdalkalimetalls besteht.

j5. Hochfeuerfestes basisches Material nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz aus Kalzium-Zirkonat besteht.

4. Hochfeuerfestes basisches Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz aus Zirkonerde oder Zirkonerde enthaltenden Verbindungen und einer ein Brdalkalimetall enthaltenden Verbindung besteht,

5» Hoehfeuerfesfees basisches Material nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz aus Kalk oder Kalk enthaltenden Verbindungen und Zirkonerde oder Zirkonerde enthaltenden Verbindungen besteht«

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6. Hochfeuerfestes basisches Material nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz aus rohem oder gebranntem Dolomit und Zirkon besteht.

7. Hochfeuerfestes basisches Material nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das basische Grundmaterial aus Magnesia und der Zusatz aus einem mit dem hochfeuerfesten Periklas unter Beibehaltung eines starken Peststoffkontaktes mit dem Periklas in Gegenwart der flüssigen Phase zur Ausbildung eines hochfeuerfesten Zirkonat-gebundenen Periklas-Gerippes koexistenten Kalziumzirkonat besteht.

8. Hochfeuerfestes basisches Material nach einem der Ansprüche 1 - 7» dadurch gekennzeichnet, daß es in seiner ursprünglichen Zusammensetzung aus 6Ο-85 Gew.-% MgO, 7-14 Gew.-^ CaO, 6-I8 Gew.% ZrO₂ und weniger als 6 Gew.-% SiOp besteht und bei Temperaturen über 1700⁰C 65-82 Gew.-% Periklas, 3-19 Gew.-^ Kalziumzirkonat und 15 Gew.-^ einer flüssigen Phase enthält und daß es bei 1700°C eine Peststoffbindung von über 0,17 % N_öö/N aufweist, wobei N „

öS So

gleich der Gesamtzahl der Berührungspunkte der festen Phasen und N gleich der Gesamtzahl der Berührungspunkte zwischen den festen Phasen plus den Berührungspunkten zwischen den festen Phasen und der flüssigen Phase ist.

9. Hochfeuerfestes basisches Material nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das basische Grundmaterial aus Dolomit und der Zusatz aus mit festem Periklas koexistentem Kalziumzirkonat sowie unter Beibehaltung eines starken Peststoffkontaktes mit dem Periklas in Gegenwart der flüssigen Phase

T09837/US8

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hochfeuerfestem Kalk zur Ausbildung eines Gerippes aus Zirkonatgebundenem Periklas und Kalk bei hohen Temperaturen besteht.

10. Dolomitstein nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Dolomit aus 98 Gew.-% CaO MgO, weniger als 1 Gew.-% Pe, weniger als 0,5 Gew.-% Aluminiumoxyd und weniger als 0,5 Gew.-% Siliziumdioxid besteht und ihm 2-5 Gew.-% Zirkon zugesetzt sind.

11. Verfahren zur Herstellung eines hochfeuerfesten basischen Materials nach Anspruch 1, bei welchem die bleibende Bindung der festen Kristallkörner durch ein Zirkonat eines Erdalkalimetalls erzielt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das feuerfeste Material auf geeignete Körnung gebrochen oder gemahlen wird und die gebrochene und sortierte Masse pelletisiert und anschließend in einem Ofen gebrannt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Rohmagnesit und/oder Dolomit als Grundmaterial allein oder mit einer Zirkonerde bezw. Zir_fkonerde enthaltenden Verbindungen vor dem Pelletisieren vorgebrännt wird und der Klinker dann auf die geeignete Körnung gebrochen wird.

13. Verfahren zur Herstellung eines hochfeuerfesten basischen Materials nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit einem Zirkonat eines Erdalkalimetalls vermischte basische feuerfeste Ausgangsmaterial zum Schmelzen gebracht und abgegossen wird, wobei das Zirkonat ein Gerippe aus Zirkonat-gebundenem feuerfestem Material mit den bei hohen Temperaturen fest bleibenden feuerfesten Phasen bildet.

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/lÜVOOV

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iß

14. Hochfeuerfestes basisches Material nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß das feuerfeste Ausgangsmaterial mit Teer getränkt ist.

Patentanwalt,

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