DE2148922A1

DE2148922A1 - Feuerfestes Material

Info

Publication number: DE2148922A1
Application number: DE19712148922
Authority: DE
Inventors: D R F Spencer
Original assignee: STEETLEY Manufacturing Ltd
Current assignee: STEETLEY Manufacturing Ltd
Priority date: 1970-10-09
Filing date: 1971-09-30
Publication date: 1972-04-13
Also published as: IE35710L; ES395853A1; GB1361187A; AT320510B; FR2109981A5; SE375979B; CA946425A; DE2148922C2; US3770467A; IT939937B; IE35710B1

Description

Die Erfindung betrifft feuerfeste Materialien, insbesondere feuerfeste Magnesiazusammensetzungen und feuerfeste Produkte, z.B. daraus hergestellte feuerfeste Ziegel.

In der feuerfestes Material herstellenden Industrie herrscht gegenwärtig die Meinung vor, daß bei vorgegebener Magnesiaqualität die Hochtemperaturfestigkeit des Korns oder der aus derartiger Magnesia hergestellten Ziegel mit sinkendem Borgehalt zunimmt. Erfindungsgemäß wurde jedoch gefunden, daß für Magnesia_zusammensetzungen mit Kieselsäuregehalten von weniger als 0,4 Gew.-% und Kalk- und Kieselsäuregehalten bei Kalk/Kieselsäure-Gewichtsverhält-

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nissen von mehr als 3:1, Borgehalte, von Ms zu 0,25 Gew.-% B₂O, hingenommen werden können, wobei die vergleichsweise große Festigkeit bei erhöhten Temperaturen erhalten bleibt.

Die totgebrannte feuerfeste Magnesiazusammensetzung nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch einen MgO-Gehalt von mindestens 95 Gew.-%, vorzugsweise 97 Gew.-%, einen Kieselsäuregehalt von weniger als 0,4 Gew.-$, vorzugsweise von 0,005 oder 0,02 bis 0,2 Gew.-%, einen Kalkgehalt in Gewichtsprozent, der den durch die Beziehung (2S + 0,3)» vorzugsweise (2S + 0,5) gegebenen, in welchen S den Gehalt an Kiselsäure in Gewichtsprozent wiedergibt, übersteigt, wobei das Gewichtsverhältnis von Kalk zu Kieselsäure größer als 3:1 ist, sowie einen Borgehalt, der weniger als 0,25 Gew.-?£, berechnet als B₂O,,beträgt.

Obwohl zum Teil erhebliche Gehalte an B₂O, in der Magnesiazusammensetzung nach der Erfindung zugegen sein können, ist jedoch zu beachten, daß in beschränktem Maße ein Absinken der Hochtemperaturfestigkeit bei Kieselsäuregehalten im Bereich von etwa 0,3 Gew.-# mit gleichzeitigen BpO^-Gehalten von etwa 0,2 Gew.-% auftritt. Es ist daher vorteilhaft, zur Erzielung einer guten Festigkeit bei höheren Kieselsäuregehalten den B₂0,-Gehalt auf weniger als 0,1 Gew.-% zu beschränken. Im allgemeinen ist es erforderlieh, daß der minimale B₂O₃-GeIIaIt lediglich etwa (0,25S .)

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und der maximale BgO^-Gehalt etwa (0,25 - 1,2S²) Gew.-% beträgt, wobei S den Kieselsäuregehalt in Gew.-% wiedergibt. Besonders vorteilhaft ist ein B₂0^-Gehalt unterhalb von (0,3 - 0,8S) Gew.-%.

Eisenoxyd und Aluminiumoxyd können in der Zusammensetzung nach der Erfindung zugegen sein. Es ist jedoch vorteilhaft, die Menge dieser Materialien auf ein Minimum zu beschränken. Die Menge an Eisenoxyd und Aluminiumoxyd beträgt beispielsweise weniger als 0,4 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 0,2 Gew.-#, berechnet als ^₂ ⁰S' ^w°k^{ei Il}2^Ü3 ^das Gesamtgewicht von Fe₂O^ und AIpO,, darstellt. Im allgemeinen nehmen die Mengen an Rp°3~ ^Ma"t^eri^al^ien> die ⁱⁿ Kauf genommen werden können, mit steigendem Kalkgehalt ab. Es ist erwünscht, daß der R^O^-Gehalt in der Größenordnung von 0,1 Gew.-5fr bei hohen Kalkanteilen, z.B. bei etwa 2 Gew.-% und mehr CaO liegt.

Die feuerfeste Zusammensetzung nach der Erfindung kann aus Magnesia enthaltenden Mineralen gewonnen werden. Es ist jedoch vorteilhaft, sie aus synthetischen Magnesiaprodukten herzustellen, beispielsweise aus Magnesia, die durch Ausfällen aus Bitterwässern (bitterns), Salzsolen, oder Meerwasser durch deren Behandlung mit Alkali gewonnen wurde. Aber auch die Verwendung von durch thermische Zersetzung von Magnesiumchlorid hergestellter Magnesia ist

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vorteilhaft. Diese thermische Zersetzung wird vorzugsweise nach dem in der britischen Patentschrift No. 793 700 beschriebenen Verfahren durchgeführt. Das Verfahren besteht aus der feinen Verteilung des Magnesiumchlorids in geschmolzenem Zustand oder in wässriger Lösung zu einem in geeigneter Weise gerichteten Sprühstrahl mit festgelegter Weglänge, dem Inberührungbringen des Sprühstrahls mit einem heißen Gasstrom in Gegenwart von Wasserdampf und der thermischen Zersetzung der versprühten Teilchen, bevor sie das Ende des Reaktionswegs erreichen. Um die besondere Zusammensetzung nach der Erfindung zu erhalten, kann es notwendig sein, daß die Magnesia gereinigt oder mit Zusätzen, beispielsweise chrom-, kalk- oder zirkonerdehaltigen Zusätzen, versehen wird. Auch kann es gleichzeitig oder unabhängig davon erforderlich sein, die Bedingungen zu modifizieren, unter welchen die Magnesia hergestellt wird. Die Magnesia soll totgebrannt sein, kann aber auch vor dem Totbrennvorgang pelletisiert worden sein.

Die feuerfeste Zusammensetzung nach der Erfindung kann ohne weitere Zusätze oder zusammen mit anderen feuerfesten Materialien zu Ziegeln, Blöcken, Bindemitteln, Zement, Stampfmassen, Spritzmischungen für feuerfeste Auskleidungen, Gießmassen und zur Verwendung als Ofenbaumaterialien verarbeitet werden. Sie sind durch ausgezeichnete Dichte- und Hochtemperaturfestigkeitseigenschaften gekennzeichnet.

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Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung.

Beispiele ' 1 bis 8

Verschiedene Partien von Seewassermagnesia mit unterschiedlichen Analysen wurden bei Temperaturen im Bereich zwischen 600 und 1000° C leicht calciniert, bis der Glühverlust der Magnesia 0,5 bis 2% betrug. Die anteilmäßigen Verunreinigungen in Form von Kalk, Kieselsäure, Eisenoxyd und Aluminiumoxyd wurden dann auf die erforderlichen Beträge durch Zugabe geeigneter Materialmengen, beispielsweise Kieselsäure, Kalk, Zirkon und Zirkonerde, Chrom und dgl. eingestellt. Das Material wurde dann gründlich durchmischt. Die Mischung wurde nachfolgend bei Drücken von 3150 kg/cm² pelletisiert und bei 1500 bis 1800° C totgebrannt.

Die totgebrannten Magnesiamaterialien wurden dann in der nachfolgend beschriebenen Weise zu Ziegeln geformt. Die Magnesiamaterialien wurden gebrochen und zu für die Ziegelherstellung geeigneten Partien sortiert. Die Teilchengrößenverteilung war derart, daß 65% der Teilchen eine Größe zwischen 3,35 und 0,21 mm und 35% der Teilchen eine Grüße von weniger als 0,21 mm aufwiesen. Eine etwa 4#ige Sulfitlaugenlösung mit einer spezifischen Dichte von 1,2

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wurde zu der Mischung gegeben, die in einer Preßform mit einem Druck von 1260 kg/cm gepreßt wurde. Die erhaltenen Ziegel wurden zwischen I650 und 1800° C über einen Zeitraum von 112 Stunden gebrannt.

Der Bruchmodul der Ziegel wurde bei verschiedenen Temperaturen bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben. Wie aus dieser Tabelle ebenfalls ersichtlich, weisen die als Beispiele angegebenen Magnesiazusammensetzungen, aus welchen die Ziegel hergestellt wurden, Analysenwerte auf, die innerhalb des erfindungsmäßigen Bereichs liegen. Weiterhin geht aus der Tabelle hervor, daß jeder Ziegel eine vergleichsweise große Hochtemperaturfestigkeit zeigt.

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TA3ELLE 1

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co cn co

Analyse (Gew.-%)	1	2	3	Seispiel No.	5	6	7	8
	0.9	1.41	1.38	4	1.2	0.9	1.0	0.85
CaO	0.1	0.08	0.25	1.2	0.3	0.2	0.1	0.04
SiO₂	0.05	0.07	0.03	0.3	0.2	0.2	0.04	0.05
Al₂O₃	0.1	0.1	0.12	0.2	0.15	0.15	1.1	0.95
Fe₂O₃				0.15	0.3	0.3 .
Cr₂O₃		0.4	0.3
ZrO₂	0.2	0.18	0.16		0.04	0.03	0.1	0.16
B₂O₃ Bruchmodul ₂ in kg/cm bei:	161	150.5	126	0.02			161	168
1260° C	77						91	98
1350° C		66.5	52.5		91	80.5
1400° C		59.5	45.5	154	80.5	70
1500° C	63			105			70	73.5
1550° C					52.5	59.5
1600° C			70

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Vergleichsbeispiele

Zu Vergleichszwecken wurde der Bruchmodul von Ziegeln bestimmt, die ein Kalk/Kieselsäureverhältnis von weniger als 3:1 aufwiesen. Die verwendeten Formulierungen und die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 als Vergleichsbeispiele a bis e wiedergegeben.

Die erhaltenen Ergebnisse zeigen, daß Ziegel aus Magnesiamaterialien mit ähnlichen Analysenwerten, wie die in Beispiel 1 bis 8 verwendeten, wesentlich geringere Festigkeiten aufweisen, wenn das Kalk/Kieselsäureverhältnis kleiner gewählt wird.

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ORIGINAL INSPECTED

Claims

Patentansprüche

fly Totgebrannte, feuerfeste Magnesiazusammensetzung, gekennzeichnet durch einen MgO-Gehalt von mindestens 95 Gew.-?6, einen Kieselsäuregehalt von weniger als 0,4 Gew.-%, einen Kalkgehalt von mehr als (2S + 0,3) Gew.-%, wobei S den Gehalt an Kieselsäure in Gew.-% bedeutet, und das Gewichtsverhältnis von Kalk zu Kieselsäure in der Zusammensetzung größer als 3:1 ist, sowie einen Borgehalt, der weniger als 0,25 Gew.-?6, berechnet als B₂O,, beträgt.
2. Magnesiazusammensetzung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen MgO-Gehalt von mindestens 97 Gw.~%,
3. Magnesiazusammensetzung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen Kieselsäuregehalt von 0,005 bis 0,2 Gew.-%.
4. Magnesiazusammensetzung nach Anspruch 1 bis 3, gt'kenn-zeichnet durch einen größeren KaIk-

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gehalt in Gew.-% als der, welcher der Beziehung

. (2S + 0,5)

entspricht.
5. Magnesiazusammensetzung nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Borgehalt, der weniger als 0,25 Gew.-%, berechnet als BpO,, beträgt.
6. Magnesiazusammensetzung nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Borgehalt in

Gew.-%, der, als B₂O, berechnet, mehr als 0,25 S und weniger als (0,25 -1,2 S²) Ge\f.-% beträgt.
7. Magnesiazusammensetzung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Magnesiamaterial, durch dessen Reinigung und/oder durch Zufügen von chrom-, kalk- oder zirkonerdehaltigem Material hergestellt ist.
8. Magnesiazusammensetzung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus synthetischer, durch thermische Zersetzung von Magnesiumchlorid erhaltener Magnesia hergestellt ist.
9. Magnesiazusammensetzung nach Anspruch 8, dadurch

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gekennzeichnet, daß die thermische Zersetzung des Magnesiumchlorids in einem Verfahren erfolgt ist, das in aufeinanderfolgenden Schritten aus der feinen Verteilung des Magnesiumchlorids in geschmolzenem Zustand oder in wässriger Lösung in Form eines in geeigneter Weise gerichteten Sprühstrahls mit vorbestimmter Weglänge, dem InberUhrungbringen des Sprühstrahls mit einem heißen Gasstrahl in Gegenwart von Wasserdampf und der thermischen Zersetzung der versprühten Teilchen vor Erreichen des Endes des Reaktionswegs, besteht.
10. Feuerfestes Material in Form von Ziegeln, Blöcken, Bindemitteln, Zement, Stampfmassen, Spritzmassen für feuerfeste Auskleidungen oder Gießmassen, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer totgebrannten, feuerfesten Magnesiazusammensetzung nach Anspruch 1 bis 9 hergestellt ist.

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