DE2201541A1 - Feuerfeste Formstuecke - Google Patents

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DR.-ING. RICHARD GLAWE · DIPL-ING. KLAUS DELFS · DIPL-PHYS. DR. WALTER MOLL

MÖNCHEN HAMBURG MÜNCHEN

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MÜNCHEN

STEETLEY (Mfg) LTD. Worksop / England

Feuerfeste Formstücke

Die vorliegende Erfindung betrifft feuerfeste Mischungen, die kohlenstoffhaltige Materialien, z.B. Teer oder Pech, enthalten, sowie daraus hergestellte Stampfmischungen und feuerfeste Formstücke.

Bei der Herstellung von Produkten der vorstehend beschriebenen Art werden gekörnte feuerfeste Materialien, z.B. totgebrannter Dolomit oder totgebrannte Magnesia, mit einem kohlenstoffhaltigen Bindemittel, z.B. Teer, Bitumen oder Pech, vermischt, so daß die Mischung zu Formstüoken geformt oder gestampft werden kann. Heben seiner Wirkung als Bindemittel bei

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der Herstellung von Formstücken hat das kohlenstoffhaltige Material den zusatzlichen Vorteil, daß es bei der Verkokung in dem feuerfesten Formstück ein Netzwerk aus Kohlenstoff ausbildet, welches die feuerfesten Eigenschaften des Formstückes verbessert.

überraschenderweise hat sich nun gezeigt, daß, wenn eine kleine Menge einer feinverteilten kalk- und/oder magnesiahaltigen Substanz, z.B. aktive Magnesia, in der feuerfesten Masse, aus der Formstücke hergestellt werden sollen, oder in der Stampfmasse zugegen ist, die Menge des naoh der Verkokung zurückbleibenden Kohlenstoffs erheblich vergrößert wird und außerdem die Widerstandsfähigkeit des feuerfesten Produktes gegenüber Schlackenangriff zunimmt.

Erfindungsgemäß wird eine feuerfeste Mischung geschaffen, die ein feuerfestes Material, eine verkokbare kohlenstoffhaltige Substanz bzw. mehrere dieser Substanzen und zwischen 1 bis 10 Gew.^, vorzugsweise zwischen 2,5 bis 7»5 Crew.#, bezogen auf das Gewicht des feuerfesten Materials, einer kalk- und/oder magnesiahaltigen Substan* Bit einer Teilchengröße von weniger als 15 H» ^wotei vorzugsweise mindestens 75 % der Teilchen eine Größe von weniger als 5 V aufweisen, enthflt·

Die Erfindung betrifft weiterhin die obige feuerfeste Mischung, wenn sie ein gestampftes Ofenfutter oder einen Teil desselben bildet. Die Erfindung schließt weiterhin die zu Formstückeη, z.B. Ziegel oder Blöcke, gepreßte obige feuerfeste Mischung ein. Außerdem betrifft die Erfindung ausgeglühte oder in einen Ofen erhitzte (etoved) Formstücke, d.h. die in

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einem Ofen (kiln) bis zu einer Temperatur von beispielsweise 25O⁰C bis 40O⁰C bei einer Geschwindigkeit von etwa 1O°G bis 100⁰C pro Stunde erhitzt worden sind. Weiterhin betrifft die Erfindung Ofenfutter, die gänzlich oder teilweise aus einem derartigen Formstück oder mehreren derartigen Formstücken nach dem Ausglühen oder Erhitzen im Ofen hergestellt werden. Schließlich betrifft die Erfindung Ofenfutter der vorstehend beschriebenen Art, die gebrannt worden sind oder einem Ansatz (runs) oder mehreren ausgesetzt worden sind.

Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer feuerfesten Mischung geschaffen, das aus dem Vermischen in beliebiger Reihenfolge eines feuerfesten Katerials,einer geeigneten verkokbaren kohlenstoffhaltigen Substanz oder Mischungen dieser Substanz und einer kalk- und/oder magnesiahaltigen Substanz besteht, wobei die Teilchengröße der kalk— und/oder magnesiahaltigen Substanz so ist, daß 100 % der Teilchen eine Größe von weniger als 15 u und vorzugsweise mindestens 75 $ eine Größe von weniger als 5 ρ aufweisen. Vorteilhafterweise wird die kalk- und/oder magnesiahaltige Substanz zuerst mit dem feuerfesten Material vermischt und diese Mischung dann mit der verkokbaren kohlenstoffhaltigen Substanz bzw. den Substanzen vermischt. Vorteilhafterweise werden das feuerfeste liaterial und die kohlenstoffhaltigen Komponenten vor dem Vermischen erhitzt. Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, das feuerfeste Material auf eine Temperatur im Bereich zwischen 1OO°C bis 500°C und die verkokbare kohlenstoffhaltige Substanz bzw. die Substanzen auf eine Temperatur im Bereich zwischen der Baumtemperatur und bis zu 200°C, beispielsweise von 15⁰C bis 200⁰C, oder zu einer solchen Temperatur zu erhitzen, bei der das Vermischen er-

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leichtert ist. Das Vermisohen kann in den üblichen Vorrichtungen zur Mischung von Ziegelmassen vorgenommen werden, beispielsweise in einem Trog mit festem Boden, in dem Läufer um eine horizontale Achse rotieren.

Die feuerfeste Mischung kann bei Raumtemperatur oder bei erhöhten Temperaturen, beispielsweise zwischen 100 C und 200 C, zu Formstücken gepreßt werden. Die Formstücke können jedoch auch mittels allen Verdichtungs- oder Formverfahren hergestellt werden, welche bei der Herstellung von feuerfesten Gegenstanden üblich sind, beispielsweise durch Pressen, maschinelles Schlagen bzw. Stoßen oder Feststampfen durch Druckluft (air ramming). Ein geeigneter Druok, bei dem das Formstück geformt werden soll, liegt im Bereich zwisohen 787 und 1574 kg/cm . Andererseits kann die feuerfeste Mischung auch unter Bildung eines Futters gestampft werden.

Die Formstücke können getempert bzw. ausgeglüht werden, indem sie auf eine Temperatur beispielsweise im Bereich zwischen 250 C und 4^0 C bei einer Geschwindigkeit von 10 C bis 100 C pro Stunde erhitzt werden, wobei man diese Temperatur zwischen einer Stunde und 24 Stunden beibehält.

Die kalk- und/oder magnesiahaltige Substanz sind am besten Minerale, vorzugsweise ein aufbereitetes Mineral, beispielsweise Dolomit, Magnesit oder Kalkstein oder derartige, jedoch calcinierte oder totgebrannte Minerale. Ale eine magnesiahaltige Substanz kann eine aus Seewasser gewonnene Magnesia verwendet werden. Vorteilhafterweise wird eine aktive kalk- und/ oder magnesiahaltige Substanz, beispielsweise eine aktive Magnesia, verwendet, die eine Dendriten-Größe zwischen 200 und 1.000 X, vorzugsweise 300 bis

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400 &, aufweist, wobei diese Dendriten so agglomeriert sind, daß Teilchen entstehen, von denen 100 $ eine Teilohengröße von weniger als 15 u und vorzugsweise mindestens 75 $ eine Teilohengröße von weniger als 5 Ji aufweisen.

Unter der Bezeichnung "aktive kalk- und/oder magnesiahaltige Substanz" ist eine Substanz zu verstehen, die allgemein in ohemischer und physikalisoher Hinsioht aktiv ist, so daß sie rasch mit chemischen Reagenzien, z.B. Wasser und Sauren, reagiert und eine hohe Adsorptionskapazität für Stoffe wie* Jod aufweist. Im allgemeinen werden derartige Substanzen durch Caloinierung eines geeigneten Salzes, beispielsweise eine Carbonate oder Hydroiyds, bei Temperaturen im Bereich zwischen 400⁰G und 120O⁰O für 0,5 bis 2 Stunden erhalten. Dabei ist jedoch zu beachten, daß eine Überhitzung vermieden wird, weil oberhalb von 950 C die .Aktivität des oaloinierten Produktes rasch abnimmt, wenn nicht ein sehr reines Material verwendet wird.

Im allgemeinen wird die aktive kalk- und/oder magnasiahaltige Substanz eine Oberfläche zwisohen 2 bis 150 ra /g, vorzugsweise zwisohen 5 35 π /gj aufweisen. Zur Erzielung einer optimalen Wirkung soll die aktive Substanz im wesentlichen gleiohmäßig in der Misohung verteilt sein.

Die erfindungsgemäß verwendete verkokbare kohlenstoffhaltige Substanz kann aus Teer, Peoh, Bitumen, Hüokstanden der Petroleumdestillation, Asphalt, Creosot, Harzen oi.dgl. oder aus Mischungen derselben bestehen.

i. Geeignete Harze schließen Polyester, Epoxyharze, Harze auf Basis von J\aran

Ί ' o.dgl. ein. Die Menge der kohlenstoffhaltigen Substanz, bezogen auf die

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Menge des feuerfesten Materials, liegt im günstigen Fall zwischen 1 i» und 10 #, vorzugsweise zwischen 3»5 Ί° und 7,5 #. Die Prozentzahlen verstehen sich zu Gewichtsprozenten kohlenstoffhaltigen Materials, berechnet auf das Gewicht des feuerfesten Materials.

Das feuerfeste Material kann beispielsweise totgebrannter Kalk,

totgebrannter Dolomit, totgebrannte Magnesia, Kohlenstoff ο.dgl. sein. Gemäß einer bevorzugten iusführungsform nach der Erfindung besteht das feuerfeste Material aus totgebrannter Magnesia. Bin geeignetes feuerfestes Material weist die folgende Verteilung der Teilchengrößen (in mm) aufι

> 0.60 < 0.60

> 9-53

9.53 - 4.76

15 - 20 <f> 4.76 - 2.41

2.41 - 0.60 0.60 - 0.21 0.21 - Ο.Ο76 < Ο.Ο76

Zu der feuerfesten Mischung naoh der Erfindung kann eine katalyti-

sohe Substanz gegeben werden, die bewirkt, daß die Viskosität der verkokbaren kohlenstoffhaltigen Substanz ansteigt. Derartige Katalysatoren eohlieOen organische Materialien ein, z.B. Ozydationepolyaerisations-Mittel oder Mittel für die kondensierende Polymerisation, wie aroma-

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	70	*
	30	t
z.B.t 0	- 3	i
15	- 25
15	- 20	*
25	- 35	i
2	- 10	i
5	- 15	t
10	- 20	*

tische SuIfony!.halogenide, aromatische und heterocyclische Alkohole und Aldehyde und aromatische Nitroverbindungen oder deren miteinander vertragliche Mischungen. Typische aromatische Nitroverbindungen schließen Nitrobenzol, m-Dinitrobenzol, Nitrotoluol, Dinitrotoluol, Trinitrotoluol und Dinitronaphthalen ein. Der Katalysator kann auch

sein
ein anorganisches Material, z.B. Ammoniumpersulfat, Kaliumpermanganat, Kaliumdiohromat, Natriumnitrat, Metalloxyde, insbesondere des Eisens, Mangans, Niokels oder Bleis oder Osyde Seltener Erden, Metallchloride wie die des Aluminiums, Eisens oder Zinks, Stickoiyde oder Chlor. Die Menge des Katalysators kann 1 ^ bis 7,5 Gew.$, bezogen auf das Gewioht der verkokbaren kohlenstoffhaltigen Substanz, betragen.

Andere Additive, wie Zirconium- und Chromverbindungen, können ebenfalls der Mischung zugegeben werden.

Die folgenden Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

100 Gewichtsteile totgebrannter Magnesia werden mit 5 Gewichtsteilen aktiver Magnesia vermischt, wobei die letztere zu 100 i» durch ein Sieb mit einer Maschengröße von 0,053 mm geht und eine Oberfläche von 11m /Κογϊ aufweist. Die sortierte totgebrannte Magnesia zeigte bei der Siebanalyse die folgenden Werte (Teilohengrößen in mm)J

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2 Gew.# > 9-53

20 » 9-53 - 4-76

18 " 4.76 - 2.41

30 " 2.41 - 0.60

6 " 0.60 - 0.21

10 ^M 0.21 - O.O76

14 " < O.O76

Die so erhaltene Zusammensetzung wurde auf 200⁰C erhitzt und mit Pech (UCC Ring and Ball 8O⁰C) bei 18O⁰C vermischt. Die Mischung wurde dann hei einem Druck von 1260 kg/cm zu Blöcken gepreßt. Die Blöcke enthielten 5»6 Gew.$ Pech. Bei der Verkokung der Blöcke betrug die Menge des in den Blöoken zurückgebliebenen Kohlenstoffs bei einer Verkokungstemperatur von 800⁰C 3,6 Gew.# und bei 1OOO°C 2,8 Gew.#.

Das Beispiel wurde wiederholt, wobei jedoch keine aktive Magnesia zugegeben wurde. Die Menge des zurückgebliebenen Kohlenstoffe betrug 3,0 # bei 800⁰C und 1,9 Gew.# bei 1000⁰C.

Beispiel 2

Das Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch anstelle der aktiven Magnesia 5 i> "bei 1200⁰C caloinierter Dolomit verwendet wurde. Naoh der Verkokung bei 1000⁰C blieben 2,9 Gew.# Kohlenstoff zurüok.

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Beispiel 3

Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei 100 Gewichtsteile totgebrannten Dolomite anstelle der totgebrannten Magnesia verwendet wurden. Anstelle der aktiven Magnesia wurden 4 Gewichteteile eines bei 1200 C caloinierten Dolomite und anstelle des Pechs 5 Gew.# Teer (E7T6o) verwendet. Fach der Verkokung bei 1000⁰O blieben 2,7 Gew.# Kohlenstoff zurück.

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Claims (9)

1. Patentanspruch, β

   M)^Feuerfeste Mischung, bestehend aus einem feuerfesten Material, z.B. totgebrannter Kalk, totgebrannter Dolomit, totgebrannte Magnesia, Kohlenstoff o.dgl., und einer verkokbaren kohlenstoffhaltigen Substanz oder mehreren dieser Substanzen, z.B. Teer oder Pech, dadurch g e -kennzeichnet, daß in der Mischung 1 bis 10 Gew.^t, berech net auf das Gewicht des feuerfesten Materials, einer kalk— und/oder magnesiahaltigen Substanz mit einer Teilchengröße von weniger als 15 u enthalten ist.
2. 2) Feuerfeste Mischung nach Anspruch 1, daduroh g β k e η η -

   1θ zeichnet, daß mindestens 75 Ί⁰ der kalk- und/oder magnesiahaltigen Substanz eine Teilchengröße von weniger als 5 u aufweist.
3. 3) Feuerfeste Mischung nach inspruch 1 oder 2, daduroh gekennzeichnet , daß die kalk— und/oder magnesiahaltige Substanz in einer Menge von 2,5 bis 7»5 Gew.ii, bezogen auf das Gewicht des feuerfe sten Materials, enthalten ist.
4. 4) Feuerfeste Mischung nach inspruoh 1 bis 3} dadurch gekennzeichnet , daß die kalk— und/oder nagnesiahaltige Substanz Dolomit, Magnesit oder Kalkstein ist.
5. 5) Feuerfeste Mieohung nach inspruoh 1 bis 3, daduroh g e k e η η -zeichnet, daß die kalk- und/oder magnesiahaltige Substanz eine aktive Magnesia ist.

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6. 6) Verfahren zur Herstellung einer feuerfesten Mischung nach insprach 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet , daß die kalk- und/oder magnesiahaltige Substanz zuerst mit dem feuerfesten Material und die erhaltene Mischung dann mit der verkokbaren kohlenstoffhaltigen Substanz bzw. den Substanzen vermischt wird.
7. 7) Verfahren naoh Anspruch 6, daduroh gekennzeich-

   n e t , daß vor dem Vermischen das feuerfeste Material auf eine Temperatur im Bereich zwischen IOO C und 5OO C und die verkokbare kohlenstoffhaltige Substanz auf eine Temperatur im Bereich zwischen der Raumtemperatür und 200 C erhitzt werden.
8. 8) Gestampfteβ Ofenfutter, dadurch gekennzeichnet , daß es vollständig öder teilweise aus der feuerfesten Mischung nach Anspruch 1 bis 5 besteht.
9. 9) Feuerfestes Formstück, daduroh gekennzeichnet , daß es aus der feuerfesten Mischung naoh Anspruch 1 bis 5 geformt ist.

   1O) Ofenfutter, dadurch gekennzeichnet , daß es vollständig oder teilweise aus feuerfesten Formstückeη naoh Anspruch 9 hergestellt ist.

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