DE2148922C2 - Totgebrannte feuerfeste Masse auf der Basis von MgO, CaO, SiO↓2↓ und deren Verwendung - Google Patents
Totgebrannte feuerfeste Masse auf der Basis von MgO, CaO, SiO↓2↓ und deren VerwendungInfo
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Description
50
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,
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 | 0v05 |
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.
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 (7)
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.
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