DE2339831A1 - Verfahren zur herstellung hitzebestaendiger massen - Google Patents
Verfahren zur herstellung hitzebestaendiger massenInfo
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Description
PATENTANWALT
88 27 al MS OFFENBACH (MAIN) · KAISERSTRASSE 9 . TELEFON (OSJl) . KABEL EWOPAT
6. August 1973 37/16
Magnesium Elektron Limited
Lumn's Lane,
Clifton Junction,
Swinton,
Manchester, M27 2LS,
England
Verfahren zur Herstellung hitzebeständiger Massen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung hitzebeständiger Massen durch Verkitten feuerfester
Teilchen, bestehend aus mehr als einem anorganischen Oxid.
- 2 409807/1066
Der im Zusammenhang mit der Erfindung benutzte Ausdruck "Teilchen" umfaßt nicht nur kleine Körnchen, sondern
auch hitzebeständige Scherben bzw. grobes Mahlgut in Form relativ großer Materialstücke, die gewöhnlich von unregelmäßiger
Größe und Form sind. Solche Teilchen sollen vorzugsweise, aber nicht ausschließlich, für die Herstellung gebrannter
feuerfester Formgegenstände oder feuerfester Blökke verwendet werden.
Hitzebeständige Gegenstände, welche durch das Verkitten von Körnchen oder grobem Mahlgut aus hochschmelzenden anorganischen
Stoffen wie Aluminiumsilikat (z. B. Mullit), Kieselerde, Zirkoniumoxid, Aluminiumoxid, Zirkoniumsilikat und
Gemischen daraus hergestellt werden, haben zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten
wie beispielsweise feuerfeste Auflagen und Ausmauerungen für öfen. Beispiele solcher gemischter,
feuerfester Baustoffe, die sich in praktischem Einsatz befinden, enthalten Zirkoniumoxid, Aluminiumoxid und Kieselerde.
Ein solches Material wird unter der Bezeichnung "ZAC 1711" von der Firma Societe 1'Electro-Refractaire hergestellt.
Ein Material ähnlicher Beschaffenheit wird unter der Bezeichnung "ZC 145" von der Societe Generale des Produits
Refractaires angeboten.
Die Endprodukte werden in der Regel dadurch hergestellt, daß man Körnchen oder grobes Mahlgut des hitzebeständigen
Werkstoffs miteinander verkittet. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung der eingangs
bezeichneten hitzebeständigen Massen anzugeben, bei welchem der Kitt bzw. das Bindemittel sowohl bei
Raumtemperatur als auch bei den hohen Temperaturen fest und beständig ist, die häufig in öfen der metallurgischen,
keramischen und anderen Industrien auftreten.
409807/1066 " 3 "
Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt gemäß der vorliegenden Erfindung bei dem eingangs beschriebenen Verfahren dadurch, daß die Teilchen mit einem Stoffgemisch
vereinigt werden, welches beim Erhitzen ein Bindemittel von gleicher oder ähnlicher chemischer Zusammensetzung
wie die der Teilchen ergibt, und daß das Gemisch bis zur Ausbildung einer festen Verbindung der Teilchen erhitzt
wird. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine feste Verbindung zwischen den einzelnen Teilchen erhalten,
die über einen weiten Temperaturbereich beständig ist. Dabei ist anzustreben, daß das Kristallgefüge des
Bindemittels das gleiche wie das der Teilchen ist, wodurch ein Körper von homogener Beschaffenheit entsteht,
der gleichförmige physikalische Eigenschaften besitzt, insbesondere einen innerhalb des gesamten Körpers gleichbleibenden
thermischen Ausdehnungskoeffizienten.
Die hitzebeständigen Körnchen oder das grobe Mahlgut können m'it einer Masse gemischt werden, die sie nach einem
Brennvorgang verbindet, der im Anschluß an einen Formgebungsvorgang und ein Erhitzen der Masse zur Herstellung
der erforderlichen Verkittung erfolgt.
In einer Parallelanmeldung der gleichen Anmelderin ist ein Verfahren zum Verkitten hitzebeständiger Fasern beschrieben,
bei dem die Fasern mit einer Lösung behandelt werden, die eine Zirkoniumverbindung enthält, aus welcher
beim nachfolgenden Brennen Zirkoniumoxid entsteht. Das Zirkoniumoxid bildet eine beständige Verbindung zwischen
den Fasern an deren Zwischenräumen. Ein ähnliches Verfahren kann für das Verkitten hitzebeständiger Körnchen
oder groben Mahlguts verwendet werden, welches sich gemäß der vorliegenden Erfindung aus mehr als einem Oxid zusammensetzt.
409807/1066
Beispielsweise können Körnchen aus Zirkoniumsilikat ("zircon") verkittet werden, indem man als Bindemittel
ein Gemisch aus einer Zirkoniumverbindung und einer kolloidalen Lösung von Kieselerde mit einem Molverhältnis
ZrO2 : ^iO2 von 1 : 1 verwendet. Ein hitzebeständiges,
grobes Mahlgut, bestehend aus 50 % Aluminiumoxid, 33 % Zirkoniumoxid und 17 % Kieselerde kann homogen mit
einem Bindemittel verkittet werden, welches aus Aluminiumhydroxychlorid, Zirkoniumazetat und einer kolloidalen
Lösung von Kieselerde in einem solchen Mischungsverhältnis besteht, daß die Bestandteile an Al2O3, ZrO2 und
SiO2 im gleichen Verhältnis zueinander stehen wie in dem
hitzebeständigen, groben Mahlgut (50 : 33 : 17).
Andere brauchbare Bindemittel bzw. Kitte schließen Bestandteile wie Äthylorthosilikat ein, welches bei dem
Erhitzen in Kieselerde umgewandelt wird und basisches Aluminiumchlorid, aus dem beim Erhitzen Aluminiumoxid
entsteht.
Die Bildung einer Verkittung mit ähnlicher Zusammensetzung wie derjenigen der zu verkittenden Teilchen kann
in einigen Fällen durch die Zugabe eines Mineralbildners zum Bindemittel beschleunigt werden, d. h. durch
Zusatz eines Stoffes, welcher die durchzuführende chemische Umwandlung katalysiert. Der Mineralbildner kann
ein Metallhalogenid enthalten wie Kalziumfluorid, Bariumfluorid,
Kryolith, Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Natriumbromid und Kaliumbromid. Ein vorteilhafter Anteil
des hinzuzufügenden Mineralbildners liegt in der Regel zwischen 1 und 10 Gew.% vom Gesamtgewicht der
hitzebeständigen Oxide im Bindemittel.
409807/1066
Wenn beispielsweise Körnchen aus Zirkoniumsilikat ("zircon") verkittet werden sollen, wobei eine kolloidale Lösung von
Kieselerde verwendet wird, welche eine Zirkoniumverbindung enthält, wird eine Brenntemperatur von 1500 C erforderlich
sein, um die chemische Umwandlung herbeizuführen, bei der die Zirkoniumsilikatverkittung hergestellt wird. Wenn
jedoch ein Mineralbildner in dem Bindemittelgemisch anwesend ist, findet die chemische Umwandlung bei beträchtlich
niedrigeren Temperaturen in der Größenordnung von 850 0C
statt, wodurch der Brennvorgang wirtschaftlicher wird.
Wenn in ähnlicher Weise Mullit-Teilchen durch Verwendung einer Suspension von Kieselerde in Wasser mit einem Anteil
einer Aluminiumverbindung wie Aluminiumoxychlorid verkittet werden sollen, beschleunigt die Anwesenheit von 1 bis 2
Gew.% Kryolith, bezogen auf den Gesamtoxidgehalt des Bindemittels,
die Ausbildung einer mullitähnlichen Verkittung.
Das Bindemittel kann außerdem einen gelbildenden Zusatz enthalten, welcher dem Bindemittelgemisch selbstabbindende
Eigenschaften verleiht, so daß nach dem Einbringen des flüssigen Gemisches in die zu verkittenden Körnchen oder
das Mahlgut eine zusammenhängende Masse entsteht bevor diese gebrannt wird. Geeignete gelbildende Zusätze schließen
Magnesiumoxid, Kalziumoxid, Bariumoxid und Strontiumoxid ein. Ein typisches, selbstabbindendes Bindemittel
kann dadurch hergestellt werden, daß man gebranntes Magnesiumoxid zu einer kolloidalen Lösung zusetzt, welche 30
Gew.I Kieselerde und 20 Gew.% Zirkoniumoxychlorid enthält.
Das Bindemittel kann nachfolgend den hitzebeständigen Teilchen in einer Form hinzugegeben werden, wobei man die
Masse vor der Entnahme aus1 der Form zum Zwecke des Brennens
erstarren läßt.
409807/1066 " 6 '
Die Erfindung sei nachfolgend anhand der Beispiele näher erläutert:
Eine geformte feuerfeste Masse wurde gemäß dem nachfolgenden Rezept hergestellt:
Bestandteile Gewichtsteile
Zirkoniumsilikat ("zircon")
52+120 Maschen(+) 40
52+120 Maschen(+) 40
Zirkoniumsilikat ("zircon")
120 + 200 Maschen(+) 40
Zirkoniumsilikat ("zircon") Pulver
(50 % < 11 um) 20
Kolloidale Lösung von Kieselerde und
Zirkoniumoxid 1,2
(+) Maschen-Angabe gemäß British Standards
Die kolloidale Lösung aus Kieselerde und Zirkoniumoxid wurde dadurch hergestellt, daß 100 g einer Zirkoniumhydroxychloridlösung
(20 % ZrO2) mit 33 g einer kolloidalen
Lösung von Kieselerde (30 % SiO2) gemischt wurden. Das erhaltene
Gemisch wurde 15 Minuten bei 90 0C stehengelassen
und vor dem Einsatz abgekühlt. Die Lösung war klar und beständig. 9 cm davon wurden den übrigen, sorgfältig gemischten
Bestandteilen zugesetzt, worauf das Gemisch in eine Form gegossen und während einer Dauer von 4 Stunden
bei 105 0C trocknen gelassen wurde. Nach der Entnahme
409807/1066
aus der Form wurde der gebildete Körper bei 1500 0C gebrannt,
wobei ein festes, hartes und zusammenhängendes Produkt einheitlicher Zusammensetzung entstand.
Eine gießfähige, selbstabbindende Masse wurde nach folgendem Rezept hergestellt:
Bestandteile Gewichtsteile
Zirkoniumsilikat ("zircon")
52+120 Maschen (+) 40
52+120 Maschen (+) 40
Zirkoniumsilikat ("zircon")
120 + 200 Maschen (+) 40
Zirkoniumsilikat ("zircon") Pulver
(50 I < 11m) 20
Gebranntes Magnesiumoxid (2 Stunden
bei 1200 0C) 0,25
kolloidale Lösung von Kieselerde/ Zirkoniumoxid gemäß Beispiel 1 . 1,3
(+) Maschen-Angabe gemäß British Standards
Die vorstehend angegebenen Bestandteile wurden wie in Beispiel 1 gemischt und in eine Form gegossen. Innerhalb
von 5 Minuten härtete der Gegenstand aus und konnte leicht aus der Form genommen werden. Ein Trocknungsprozeß
bei 105 0C und ein Brennvorgang bei 1500 0C führten
zu einem harten, zusammenhängenden Endprodukt.
409807/1066 -Ansprüche-
Claims (11)
1. Verfahren zur Herstellung hitzebeständiger Massen
durch Verkitten feuerfester Teilchen, bestehend aus mehr als einem anorganischen Oxid, dadurch gekennzeichnet,
daß die Teilchen mit einem Stoffgemisch vereinigt werden, welches beim Erhitzen ein Bindemittel von gleicher oder
ähnlicher chemischer Zusammensetzung wie die der Teilchen
ergibt, und daß das Gemisch bis zur Ausbildung einer festen Verbindung der Teilchen erhitzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stoffgemisch einen Mineralbildner für die Katalyse
der chemischen Umsetzung der durch die Erhitzung gebildeten Oxide enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mineralbildner ein Metallhalogenid enthält.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Anteil des Mineralbildners am Stoffgemisch zwischen 1 und 10 Gew.I, bezogen auf das beim Erhitzen
gebildete Oxid, beträgt.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen Zirkoniumoxid
enthalten, und daß das Stoffgemisch eine Lösung eines
Zirkonsalzes enthält.
409807/1066 - 9 -
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen Kieselerde
enthalten, und daß das Stoffgemisch Athylorthosilikat enthält.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen Aluminiumoxid
enthalten, und daß das Stoffgemisch basisches Aluminiumchlorid enthält.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,daß die Teilchen Zirkoniumsilikat enthalten, und daß das Stoffgemisch eine Zirkoniumverbindung
und eine kolloidale Lösung von Kieselerde enthält.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen eine Verbindung von Aluminiumoxid und Kieselerde enthalten, und
daß das Stoffgemisch eine Aluminiumverbindung und eine kolloidale Lösung von Kieselerde enthält.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Stoffgemisch eine
wässrige Lösung oder Suspension ist und einen gelbildenden Zusatz enthält, welcher vor dem Erhitzen einen im wesentlichen
verkitteten Körper erzeugt.
- 10 409807/1066
- ίο -
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß der gelbildende Zusatz aus der Gruppe der Oxide der Stoffe Magnesium, Kalzium, Barium, Strontium, Yttrium
und der Seltenen Erden gewählt wird.
Y'
409807/1066
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| DE2339831A1 true DE2339831A1 (de) | 1974-02-14 |
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Family Applications (1)
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Country Status (3)
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| FR (1) | FR2195601B1 (de) |
| GB (1) | GB1434737A (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0723810B1 (de) * | 1995-01-23 | 2001-11-07 | Degussa AG | Katalysator, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung für die Produktion von Vinylacetatmonomer |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0723810B1 (de) * | 1995-01-23 | 2001-11-07 | Degussa AG | Katalysator, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung für die Produktion von Vinylacetatmonomer |
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| FR2195601B1 (de) | 1977-07-29 |
| GB1434737A (en) | 1976-05-05 |
| FR2195601A1 (de) | 1974-03-08 |
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