DE2148922C2

DE2148922C2 - Totgebrannte feuerfeste Masse auf der Basis von MgO, CaO, SiO↓2↓ und deren Verwendung

Info

Publication number: DE2148922C2
Application number: DE2148922A
Authority: DE
Inventors: Denzil Reginald Frank Oldcotes Nottinghamshire Spencer
Original assignee: STEETLEY Manufacturing Ltd
Current assignee: STEETLEY Manufacturing Ltd
Priority date: 1970-10-09
Filing date: 1971-09-30
Publication date: 1983-12-29
Also published as: SE375979B; AT320510B; ES395853A1; CA946425A; FR2109981A5; IE35710L; IT939937B; DE2148922A1; US3770467A; GB1361187A; IE35710B1

Description

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Die Erfindung betrifft eine toigebrannte feuerfeste Masse auf der Basis von MgO. CaO, SiOj, und einem Kalk/Kieselsäure-Verhältnis von wenigstens 2 : I sowie einem Borgehalt und ihre Verwendung als feuerfestes Material.

In der feuerfestes Material herstellenden Industrie herrscht gegenwärtig die Meinung vor, daß bei vorgegebener Magnesiaqualität die Hochtcmperaturfestigkcit des Korns oder der aus derartiger Magnesia hergestellten Ziegel mit sinkendem Borgehait zunimmt. Diese Meinung wird experimentell durch die Werte der Tabelle Il der DE-AS 15 71 544 bestätigt.

Aus der DE-AS 15 71544 ist ein gebrannter, keramisch gebundener Formkörper auf der Grundlage von MgO. CaO. SiO> und einem Kalk/Kieselsäure-Verhältnis von wenigstens 2 : I sowie einem Borgehalt bekannt. Dabei liegt der BiOj-Gehalt je nach dem SiOrGehalt und dem Kalk/Kieselsäurc-Verhältnis unter 0.05 oder unter ———, wobei C der

Prozentsatz an CaO und 5 der Prozentsatz an SiOj ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Hochtemperaturfestigkeit derartiger Formkörper bei vergleichsweise hohen BiOj-Gehaltenzu verbessern.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird bei einer Masse der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß nicht nur das CaO-zu-SiO2-Verhältnis in der Masse vorgeschrieben wird, sondern darüber hinaus auch der Kalkgehalt als solcher zu dem Kieselsäuregehalt in Beziehung gesetzt wird. Demgemäß ist die Masse der Erfindung gekennzeichnet durch einen Kieselsäuregehalt von weniger als 0.4 Gew.-°/o. einen Kalkgehalt von mindestens (25+0,5) Gew.-%. wobei S den Gehalt an Kieselsäure in Gew.-% bedeutet, und das Gewichtsverhältnis von Kalk zu Kieselsäure in der Mar.... größer als 3 : 1 ist, sowie einen Borgehalt von weniger als 0.25 Gew.-%, berechnet als BiOj.

Obwohl zum Teil erhebliche Gehalte an BjOi in der iviagnesiazusammensetzung nach der Erfindung zugegen sein können, ist jedoch zu beachten, daß in beschränktem Maße ein Absinken der Hochtemperaturfestigkeit bei Kieselsäuregehalten im Bereich von etwa OJ Gew.-% mit gleichzeitigen BiOj-Gehalten von etwa 0.2 Gew.-% auftritt. Es ist daher vorteilhaft, zur Erzielung einer guten Festigkeit bei höheren Kiesclsäuregehalien den BjOj-Gehalt auf weniger als 0.1 Gew.-% zu beschränken. Im allgemeinen ist es erforderlich, daß der minimale B>Oj-Gehalt lediglich etwa (0,255-) und der maximale B.Oj-Gehalt etwa (0.25- I.25²) Gew.-% beträgt, wobei S den Kieselsäuregehalt in Gew.-% wiedergibt. Besonders vorteilhaft ist ein BjOj-Gehalt unterhalb von (OJ-0.8S;Gcw.-%. -

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 RiOj. wobei RjOi das Gesamtgewicht von Fe.iOj und AI>O) darstellt. Im allgemeinen nehmen die Mengen an R.Oi-Materialien. die in Kauf genommen werden können, mit steigendem Kalkgehalt ab. Es ist erwünscht, daß der RjOj-Gchalt in der Größenordnung von 0.1 Gew.-% bei hohen Kalkanteilcn. 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 Mignesiaprodukten herzustellen, beispielsweise aus Magnesia, dh durch Ausfällen aus Bitterwässern, Salzsolen oder Meerwasser durch deren Behandlung mit Alkali gewonnen wurde. Aber auch die Verwendung von durch thermische Zersetzung von Magnesiumchlorid hergestellter Magnesia ist vorteilhaft. Diese thermische Zersetzung wird vorzugsweise nach dem in der britischen Patentschrift 7 93 700 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 lotgebrannt 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 Hochtemperaturf estigkeitseigenschaften gekennzeichnet.

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung.

Beispiele I bis 8

Verschiedene Partien von Seewassermagnesia mit unterschiedlichen Analysen wurden bei Temperaturen im Bereich zwischen 600 und 1000⁰C leicht calciniert. bis der Glühverlust der Magnesia 0,5 bis 2% betrug. Die anteilmäßigen Verunreinigungen in Form von Kalk, Kieselsäure. Eisenoxyd und Aluininiumoxyd wurden dann auf die erforderlichen Beträge durch Zugabe geeigneter Materialmengen, beispielsweise Kieselsäure,

Tabelle 1

Kalk, Zirkon und Zirkonerde, Chrom u. dgl. eingestellt Das Material wurde dann gründlich durchmischt. Die Mischung wurde nachfolgend bei Drücken von 308.885 N/mm² pelletisiert und bei 1500 bis 1800⁰C totgebrannt.

Die totgebrannten Magnesiamaterialien wurden dann in der nachfolgend beschriebenen Weise zu Ziegeln geformt. Die ivlagnesiamaterialien 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 Größe von weniger als 0.21 mm aufwiesen. Eine etwa 4%ige Sulfitlaugenlösung mit einer spezifischen Dichte von 1.2 wurde zu der Misci-ung gegeben, die in einer Preßform mit einem Druck von 123.554 N/mm- gepreßt wurde. Die erhaltenen Ziegel wurden zwischen 1650 und 1800°C über einen Zeitraum von 112 Stunden gebrannt.

Der Bruchmodul der Ziegel wurde bei verschiedenen Temperaturen bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle ! 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.

Analyse (Gew.-%)	Beispiel	Nr.	3	4	5	6	7	g
	■>	2	1,38	1,2	1,2	0,9	1,0	0,85
CaO	0,9	1,41	0,25	0,3	0,3	0,2	0,1	0,04
SiO₂	0,1	0,08	0,03	0,2	0,2	0,2	0,04	0_v05
AI₂O,	0,05	0,07	0,12	0,15	0,15	0,15	1,}	0,95
Fe₂O₃	0,1	0,1			0.3	0,3
Cr₂O₃			0,3
ZrO₂		0,4	0,16	0,02	0,04	0,03	0,1	0,16
B₂O₃	0,2	0,18
Bruchmodul in N/mm² bei			12,41				15,86	16,55
1260⁰C	15,86	14,82					8,96	9,65
135O°C	7,58		5,17	15,17	8,96	7,93
1400⁰C		6,55	4,48	10,34	7,93	6,89
1500⁰C		5,86					6,89	7,24
1550⁰C	6,21			6,89	5,17	5,86
1600⁰C

Vergleichsbeispiele

Zu Vtrgleichszwecken wurde der Bruchmodul von Ziegeln bestimmt, die ein Kalk/Kieselsäure-Verhältnis von weniger als 3:1. insbesondere ein Verhältnis von wenigstens 2:1, 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/Kieselsäure-Verhältnis kleiner gewählt wird.

Tabelle 2

Analyse (Gew.-%) Vergleichsbeispiele

a b

CaO	0,22	0,16	0,50	0,7	0,4
SiO₂	0,1	0,08	0,25	0,3	0,2
Al₂O₃	0,05	0,07	0,03	0,2	0,2
Fe₂O₃	0,1	0,1	0,12	0,15	0,15
Cr₂O₃					0,3
ZrO₂		0,4	0,3
B₂O₃	0,2	0,18	0,16	0,02	0,03
Bruchmodul in N/mm² bei
1260⁰C	1,72	1,52	2,41	4,83	3,45
1400° C			0,69	1,72	1,03

Claims

Patentansprüche:

1. Totgebrannte feuerfeste Masse auf der Basis von MgO. CaO, S1O2. und einem Kalk/Kieselsäure-Verhältnis von wenigstens 2:1 sowie einem Borgehalt, gekennzeichnet durch einen Kieselsäuregehalt von weniger als 0.4 Ge\v.-%. einen Kalkgehalt von mindestens (2S+0.5) Gew.-%. wobei S den Gehall an Kieselsäure in Gew.-% bedeutet, und das Gewichtsverhältnis von Kalk zu Kieselsäure in der Masse größer als 3 : 1 ist. sowie einen Borgehalt von weniger als 0,25 Gew.-%. berechnet als BiOj.

2. Masse nach Anspruch 1. gekennzeichnet durch einen MgO-Gehalt von mindestens 97 Gew.-%.

3. Masse nach Anspruch I oder 2. gekennzeichnet durch einen Borgehall in Gew.-%. der. als BjO; berechnet, mehr als 0.25S- und weniger als (025-1.2 5-)Gew.-% beträgt.

4. Masse nach Anspruch i bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Magnesiamaterial, durch dessen Reinigung und/oder durch Zufügen von chrom-, kalk- oder zirkonerdehaltigen Materialien hergestellt ist.

5. Masse nach Anspruch 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß sie aus synthetischer, durch thermische Zersetzung von Magnesiumchlorid erhaltener Magnesia hergestellt ist.

6. Masse nach Anspruch 5. dadurch 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 Sprühstrahl mit vorbestimmter Weglänge, dem Inberührungsbringen des Sprühstrahls mit einem heißen Gasstrahl in Gegenwart von Wasserdampf und der thermischen Zersetzung der versprühten Teilchen vor Erreichen des Endes des Reaktionswegs besteht.

7. Verwendung der totgebrannten, feuerfesten Masse nach Anspruch I bis 6 als feuerfestes Material in Form von Ziegeln. Blöcken. Bindemitteln. Mörteln. Stampf- und Spritzmassen für feuerfeste Auskleidungen oder Gießmassen.