DE2162254A1

DE2162254A1 - Verfahren zur herstellung von waermespeichersteinen

Info

Publication number: DE2162254A1
Application number: DE19712162254
Authority: DE
Inventors: Axel Dipl Ing Eschner
Original assignee: Didier Werke AG
Current assignee: Didier Werke AG
Priority date: 1971-12-15
Filing date: 1971-12-15
Publication date: 1973-07-05
Also published as: GB1411964A; ATA999972A; AT327084B; IT973631B; FR2163448A1

Description

Verfahren zur Herstellung von Wärmespeichersteinen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Wärmespeichersteinen, die insbesondere für elektrisch betriebene Wärmespeicheröfen bestimmt sind und bei deren Herstellung Magnesiasinter Verwendung findet.

Für elektrisch betriebene Wärmespeicheröfen werden als wärmespeicherndes Material vor allem Steine auf der Grundlage von Chrommagnesit, Olivin, Forsterit und Magnesit eingesetzt, und zwar deshalb, weil sie als keramische Werkstoffe bei möglichst geringem Gesamtgewicht und geringem Volumen eine möglichst große Wärmemenge aufspeichern können. Wegen ihrer hohen spezifischen Wärme und ihres hohen Raumgewichtes besitzen sie den in der Praxis zu stellenden Anforderungen entsprechend ein hohes Wärmespeichervermögen, eine gute Wärmeleitfähigkeit und eins hohe Temperatürleitsahl. Ferner weisem sie eine hohe Temperaturwechselbeständigkeit auf und besitze» ρ den Sicher=» heitsvorschriften genügend, auch bei hohen Temperaturen eim hohes elektrisches Isolationsverm5g@a_e

Es ist ηüii bekannt, daß mit Wärmespeiehersteinen &ös ö1£t±s oder Magnesiasinter besonders günstige

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werden, jedoch sind diese Materialien kostspielig und außerdem ist eine Verknappung von hochwertigem Magnesiasinter zu erwarten. Um diesen Mängeln zu begegnen, ist es notwendig, auch die häufiger vorkommenden, bis jetzt als minderwertig betrachteten Magnesiasinter in verstärktem Maße in Wärmespeichersteinen zu verarbeiten, was bisher nur begrenzt möglich war. Minderwertig sind diese Ausgangsstoffe deshalb, weil sie einen niedrigeren Magnesiumoxid- Gehalt gegenüber den hochwertigen Sinterqualitäten besitzen und daher die angestrebten Eigenschaftswerte wie spezifische Wärme, hohes Raumgewicht, hohe Wärmeleitfähigkeit und hohe Temperaturleitzahl nicht erreichen. Dazu kommt, daß Magnesiasinter mit hohem und freiem CaO- Gehalt bei der Herstellung und im Gebrauch zu Schwierigkeiten führen, die auf den durch die Hydratation des freien Kalkanteiles zurückzuführende Sprengwirkung des Steines beruhen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren zur Herstellung von Wärmespeichersteinen unter Anwendung von Magnesiasinter auch minderwertige Magnesiasinter zu verwenden, wobei unter den minderwertigen Magnesiasintern solche zu verstehen sind, die MgO- ärmer sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kornmischung aus Magnesiasinter bis zu 10 Gew.-% Basaltmehl zugesetzt werden und die Mischung nach Formgebung und Trocknung gebrannt wird.

Zweckmäßig ist es, daß 3 bis 5 Gew.-% Basaltmehl zugesetzt werden.

»Ferner sollte erfindungsgemäß das Basaltmehl in einer Körnung kleiner als 0,09 mm zugesetzt werden»

Als Bindemittel kann Sulfitablauge dienen.

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Die geformten Steine werden gemäß der weiteren Ausbildung der Erfindung bei Temperaturen von 13OO°C bis 143O°C, vorzugsweise bei 135O°C bis l400°C, gebrannt.

Die Körnung des Basaltmehls kleiner als 0,09 mm führt bei Temperaturen über 13OO°C zu einer gleichmäßigen Reaktion im Steingefüge, während gröbere Körnungen die Gefahr der Ausbildung lokaler Schmelzherde in sich bergen.

Durch das Verfahren gemäß der Erfindung wird erreicht, daß das Basaltmehl mit dem kalkführenden Magnesiasinter bei steigender Temperatur unter Bildung von im wesentlichen aus Porsterit und Monticellit bestehenden Silikaten gebunden wird. Obwohl sich g durch die Zugabe von Basalt der Magnesiumoxid- Gehalt, die Dichte und die spezifische Xiärme im Stein erniedrigen, wird die Temperaturleitzahl zwischen 20 bis etwa 50 % erhöht. Die Temperaturleitzahl gibt das Verhältnis von transportierter zu gespeicherter Wärme an, woraus sich die Geschwindigkeit der T'Jär me aufnahme und -abgabe ablesen läßt.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird bei dem optimalen Zusatz von Basalt in der Größenordnung von 3 - 5Gew.-% die Wärmeleitfähigkeit, die die transportierte Wärmemenge angibt, die pro Stunde, Grad und Meter transportiert wird, wesentlich erhöht. So wird bei einem Zusatz von 5 Gew.-% Basaltmehl zu der Kornmischung und einem Brand der Steine über 135O°C eine f Steigerung der Wärmeleitfähigkeit um 15 bis etwa 30 % gegenüber dem Magnesiastein ohne Basaltzusatz erzielt.

Untersuchungen haben gezeigt, daß die Ursache für die Erhöhung der War me leitfähigkeit und Temperaturleitzahl des Steines in der Bildung von als Wärmebrücken zwischen den Magnesiakörnern dienenden Silikaten anzusehen ist.

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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen weiter darin, daß die durch Basaltzugabe erreichte hohe Wärmeleitfähigkeit im Bereich eines über 1500 C gebrannten Magnesiasteines mit über 90 Gew.-% MgO liegt und daß die schädlichen Ausblüherscheinungen durch die Neutralisierung des freien Kalkanteiles des Sinters durch die Bildung von Kalzium- Magnesiumsilikat, Monticellit, beseitigt werden. Es ist demnach möglich, weniger reine, d. h. verhältnismäßig kalkreiche und billigere Sinter mit Vorteil zu verwenden.

Es wird ein Magnesiasinter mit 80 - 85 Gew.-% MgO verwendet, der weiterhin etwa 6 Gew.-% CaO enthält und dessen freier ™ Kalkanteil zwischen 0,4 bis 1,0 Gew.-% variiert. Der SiO₂-Gehalt des Sinters weist 4-5 Gew.-% auf.

Die Herstellung und die Eigenschaften von Wärmespeichersteinen auf der Grundlage von Magnesiasinter mit Basaltzusatz werden anhand von Beispielen näher erläutert.

Im Beispiel 1 wird kein Basalt zugesetzt.

Beispiel 2 zeigt, daß durch einen Zusatz von 5 Gew.-% Basaltmehl zu der Kornmischung und einem Brand der Steine bei 1350° oder 14OO°C eine Steigerung der Wärmeleitfähigkeit um 15 bis

»etwa 30 % gegenüber der Kornmischung ohne Basaltzusatz erreicht wird. Bei Brenntemperaturen über 1400 C nimmt die Standfestigkeit der Proben stark ab, so daß sich die Einhaltung von Brenntemperaturen zwischen 135O°C bis 14OO°C empfiehlt.

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Aus führungsbeispiele

Zusammensetzung:

Magnesiasinter 1-3 mm " 0,09 - 1 mm

" unter 0,09 mm Basalt unter 0,09 mm

Zusätze:

Gew.-%

Sulfitablauge Wasser

Eigenschaften;

Brand bei

Raumgewicht g/cm Kaltdruckfestigkeit kp/cm

Porosität, offen Wärmeleitfähigkeit in kcal/Mi ⁰C

400

600

800

Temperaturwechselbeständigkeit ¹J

Biegefestigkeit nach 25 Abschreckungen kp/cm^

	55	25	135O°C	55	25	0
	19		2,80	19		0
	26		448	21	7
	0		I9o9	5	8
	2,0		4,5	2,0
	1,0		3*8	1,0
1350°C	14OO°C		3.1
2,85	2,85	über
467	490
18.8	18.2
3.9	4,6
3,3	3*8
2.7	3 öl	14OO°C
über	2,83
835
19.
6*
4_O
3.

67

44

') Erhitzen von Prismen auf 35O°C miä Äbschreoli Preßluft«

30ÜÖ27/052

Claims

Patentansprüche:

μ. J ■ Verfahren zur Herstellung von Wärmespeichersteinen, insbesondere für elektrisch betriebene Wärmespeicheröfen, unter Anwendung von Magnesiasinter, dadurch gekennzeichnet, daß der Kornmischung aus Magnesiasinter bis zu 10 Gew.-% Basaltmehl zugesetzt werden und die Mischung nach Formgebung und Trocknung gebrannt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 3 bis 5 Gew.-% Basaltmehl zugesetzt v/erden.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Basaltmehl in einer Körnung kleiner als 0,09 mm zugesetzt wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel Sulfitablauge verwendet wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die geformten Steine bei Temperaturen von 13OO°C bis 143O°C, vorzugsweise bei 135O°C bis 14OO°C, gebrannt werden.

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