DE2349704C2 - Verfahren zum Reparieren beschädigter feuerfester Wände und Naßspritzmasse zu dessen Durchführung - Google Patents

Verfahren zum Reparieren beschädigter feuerfester Wände und Naßspritzmasse zu dessen Durchführung

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reparieren beschädigter feuerfester Wände durch Auftragen einer wäßrigen Naßspritzmasse auf den (die) beschädigten, noch heißen Wandteil(e), wobei die Naßspritzmasse zu 70 bis 88% bezogen auf die Trockensubstanz, ein körniges, feuerfestes Material entsprechend der Zusammensetzung der Hauptkomponente der feuerfesten Wand gewählten Zusammensetzung sowie gegebenenfalls einen Schmelzpunkt erniedrigenden Bestandteil und gegebenenfalls ein Dickungsmittel aufweisendes Bindemittel enthält.
Bei Koksöfen mit waagerechten Kokskammern und davon getrennten Heizkammern ist es bekannt, daß in den normalerweise aus Silikasteinen bestehenden feuerfesten Trennwänden Fehler, hauptsächlich Risse, auftreten. Diese Risse führen nicht nur zu einer Beeinträchtigung der Koksqualität, einer Verlängerung der Garungszeit und einer erschwerten Steuerbarkeit des Verfahrens, sondern sind auch noch für verschiedene andere Nachteile die Ursache.
Hier ist insbesondere das Ausblasen von stark verschmutztem Rauch aus dem mit den Heizkammern in Verbindung stehenden Kamin zu nennen, da dies in höchst nachteiliger Weise zur Umweltverschmutzung beiträgt. Ein weiteres ernstes Problem besteht in der raschen Abnutzung der Ofenrahmen, da diese zu heiß werden, wenn das feuerfeste Material nahe dem Ofenrahmen fehlt. Diese Abnutzung führt zu einer Leckage bzw. Undichtheit der Klappen. Sämtliche der genannten Mangel führen auch zu dem Verlust an Nebenprodukten aus dem Koksofengas.
Es hat nun nicht an Versuchen gefehlt, Risse in den Trennwänden zu reparieren. Da die aus Silikasteinen hergestellten Trennwände vorzugsweise bei erhöhten Temperaturen gehalten werden sollen, wurden bereits Untersuchungen angestellt, inwieweit sich Reparaturmassen nach dem Leeren der Kammern auf die heißen Kammerwände aufspritzen lassen. Hierbei wurden im wesentlichen Reparaturmassen auf Möridbasts verwendet, die mit Wasser verdünnt waren und hauptsächlich aus Sand und Ton bestanden. Im Hinblick auf die zunächst unzureichenden Ergebnisse wurde versucht, Reparaturmassen zu entwickeln, die eine dauerhaftere Qualität aufweisen. Es hat sich gezeigt, daß solche Reparaturmassen Trockenschrumpfeigenschaften aufweisen sollen, die denjenigen des ursprünglichen Wandmaterials entsprechen. Wenn dies nicht der Fall ist, löst sich das aufgespritzte Material bei jeder Temperaturänderung der Wand aus dem Riß los. Ferner sollte die Reparaturmasse an dem ursprünglichen Material der Trennwand gut haften, damit sich während des Leerens oder Füllens der Kammern durch mechanische Schlagwirkung keine Risse bilden. Die bekannten Reparaturmassen kranken auch daran, daß der reparierte Bereich zu porös ist, so daß kontinuierlich durch die undichten Stellen Gas in die Heizkammer strömen kann.
Die oben aufgezeigten Probleme lassen sich auch nicht mit dem Verfahren beheben, das in der DE-AS 17 96 037 beschrieben wird. Bei der Durchführung dieses Verfahrens wird von einem Trockenspritzmittel ausgegangen, das ein Zweikomponenten-Bindemittel erfordert, von denen die eine Komponente überwiegend aus (verkohlenden) hochpolymeren organischen Substanzen besteht. Zweck dieser zusätzlichen Bindemittelkomponente ist es, der trocken zu versprühenden Masse Zusammenhalt zu verleihen. Auch die DE-PS 11 07 874 sieht zum Aufbringen feuerbeständiger Überzüge auf Ofenwände trockene Materialien vor. Das Pulver wird in Form von Schrnelzteilchen durch den Zug des Ofens mitgeschleppt. Es wird nicht durch einen Spritzstrahl örtlich aufgebracht Die DE-PS 15 71608 beschreibt zwar ein Verfahren, bei dem eine wäßrige Naßspritzmasse eingesetzt wird. In dieser Naßspritzmasse sind Mononatriumorihophosphat, Bentonit, Wasser sowie ein feuerfestes Korn enthalten, das durch Reaktion gleicher Gewichtsteile von leicht gebrannter Magnesia und Tranvai-Chromerz in einem Drehrohrofen hergestellt wurde. Die mit diesem bekannten Verfahren erzielbarcn Ergebnisse lösen jedoch ebenfalls nicht sämtliche oben angegebenen Probleme.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine qualitativ hochwertige Naßspritzmasse zum Reparieren beschädigter feuerfester Wände zu entwickeln, die einfach auftragbar ist, ohne daß sie nach dem Auftragen wegfließt, an dem ursprünglichen Wandmaterial haftet und im Hinblick auf das ursprüngliche Wandmaterial entsprechende Ausdehnungseigenschaften zeigt. Sie soll nach Abbinden fest sein, um eine lange Lebensdauer der reparierten Wand zu gewährleisten, wobei sie jedoch bei erhöhten Temperaturen ausreichend flexibel sein soll, um eventuellen Wandbewegungen folgen zu können. Schließlich soll sie in abgebundener Form eine so niedrige Gaspermeabilität aufweisen, daß an den reparierten Stellen ein Gasdurchtritt weitgehend verhindert werden kann. Ferner soll die Erfindung ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art vorschlagen, mit dem diese Ergebnisse erzielbar sind.
Gegenstand der Erfindung ist demzufolge ein Verfahren der einleitend beschriebenen Art. das dadurch gekennzeichnet ist, daß als Bindemittel 5,5 bis 20% Natrium-, Kalium- und/oder Lithiumcarbonat und/oder Borat, bezogen auf die Trockensubstanz, verwendet werden. Ferner ist Gegenstand der Erfindung die noch nachfolgend im einzelnen beschriebene Naßspritzmasse.
Das verwendete körnige feuerfeste Material sollte eine Zusammensetzung aufweisen, die der Zusammensetzung der Hauptkomponente, aus der die Wand besteht, entspricht oder ähnlich ist.
In der Praxis werden Trennwände bei Temperaturen zwischen 400 und 10000C repariert, obwohl gelegentlich die Wandtemperatur auch unter 400°C sinken kann. Wegen des Übergangs des Bindemittels in den Glaszustand bei der Oberflächentemperatur der Wand lassen sich eine hohe Dichte des Materials und eine verbesserte Dichtigkeit gegen einen Gasdurchtritt erreichen. Mit der erfindungsgemäß einzusetzenden Naßspritzmasse läßt sich demzufolge Flexibilität bei erhöhten Temperaturen erreichen, indem man ihr einen schmelzpunkterniedrigenden Zusatz einverleibt. Dieser sollte jedoch nicht in so großer Menge verwendet werden, daß die Masse aus den reparierten Rissen ausfließt.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Bindemittel können sowohl einzeln als auch in Mischung miteinander verwendet werden. Sie haften an den meisten der besseren feuerfesten Materialiea insbesondere an Siliciumdioxid, in ausreichendem MaBe. Sie sintern bei > Temperaturen unterhalb 10000C und können dabei mit dem Wandmaterial eine chemische Bindung eingehen. Von wesentlicher Bedeutung ist es, daß die Naßspritzmasse gute Spritzeigenschaften aufweist und leicht transportiert werden kann, wobei sie jedoch keine so
in geringe Viskosität aufweisen darf, daß sie nach dem Auftrag wegfließt Da diese beiden Erfordernisse einander eigentlich ausschließen, bereitet es Schwierigkeiten, eine optimale Lösung zu finden. Gute Ergebnisse werden jedoch dann erzielt, wenn man die Naßspritz-
-, masse durch Zumischen von etwa 30% Wasser zu einem verspritzbaren Mörtel verdünnt und gleichzeitig ein kolloidales Dickungsmittel zugibt daß der Naßspritzmasse Theologische Eigenschaften verleiht d. h. eine Gefügeviskosität mit einer Restschubspannung bei
:o einer Geschwindigkeit von 0 von mehr als 4 N/m2. Als kolloidales Dickungsmittel kann man einen Ton, vorzugsweise vom Bentonittyp, in einer Menge von 0 bis 8% zuse'zen.
Damit die aufgespritzte Naßspritzmasse bei erhöhten Temperaturen ausreichend flexibel ist, d. h. um eventuellen Bewegungen der Risse folgen zu können, wobei sie jedoch gleichzeitig so dicht sein soll, daß kein oder möglichst wenig Gas entweicht kann ihr bis zu 8% einer schmelzpunkterniedrigenden Verbindung in Form von
jo pulverisiertem Glas, Ton, Kalkstein und/oder Wasserglas zugesetzt werden.
Die Siebanalyse der festen Bestandteile der Naßspritzmasse, insbesondere ihres feuerfersten Anteils, ist im Hinblick auf die Eignung zum Verspritzen, die Haftung und die Porosität der Masse von großer Bedeutung. Gute Ergebnisse erreicht man, wenn die Naßspritzmasse im wesentlichen eine Teilchengröße von unter 1,5 mm aufweist, wobei mindestens 80% eine Teilchengröße von weniger als 0,5 mm und mehr als 50% eine Teilchengröße von 0,06 bis 0,5 mm aufweisen sollen.
Bei der Reparatur von Koksofenwänden erreicht man besonders gute Ergebnisse, wenn die auf die beschädigten Stellen aufgespritzte Naßspritzmasse etwa 30% Wasser und zum Rest Feststoffe, bestehend aus 75 bis 80% SiO2 in Form von Cristobalit oder Trydimit, 7 bis 12% Borax (Na2B4O7 · 10 H2O), 4 bis 8% pulverisiertes Fensterglas und 5,5 bis 10% Betonit, enthält.
Die erfindungsgemäße Naßspritzmasse zum Reaprieren beschädigter feuerfester Wände ist dadurch gekennzeichnet, daß sie etwa 30% Wasser und zum Rest Feststoffe enthält, wobei diese aus
a) zwischen 70 und 88% eines feinkörnigen, feuerfesten Materials in Form von SiO2, MgO, AI2O3, gebranntem Dolomit und/oder Schamotte;
b) zwischen 5,5 und 20% eines bei Temperaturen von 200° bis 1000°C in den Glaszustand übergehenden Bindemittels in Form von Natrium-, Kalium- und/oder Lithiumcarbonat und/oder -borat;
c) zwischen 0 und 8% eines schmelzpunkterniedrigenden Bestandteils in Form von fein vermahlenem Glas, Ton, Kalkstein und/oder Wasserglas und
d) zwischen 0 und 10% eines kolloidalen Dickungsmittels
bestehen.
Als kolloidales Dickungsmittel wird vorzugsweise
Bentonit eingesetzt. Dieser Bestandteil kann der Naßspritzmasse beim Fertigmachen zum Spritzen einverleibt werden.
Die Erfindung wurde vorstehend im Zusammenhang mit der Reparatur gerissener Koksofenwände näher erläutert Sie soll jedoch darauf keineswegs beschränkt sein.
Zur Ofenauskleidung an Stellen, an denen die Oberflächentemperatur bis zu etwa 14000C steigen kann, wird oftmals eine Schamotteauskleidung verwendet Unter Berücksichtigung der vorherigen Ausführungen dürfte es selbstverständlich sein, daß in einem solchen Falle der feuerfeste Bestandteil der erfindungsgemäßen Naßspritzmasse vorzugsweise aus körniger Schamotte besteht In diesem Falle können dieselben Bindemittel und schmelzpunkterniedrigenden Bestandteile, wie sie in den erfindungsgemäßen Naßspritzmassen zur Reparatur von Koksofenwänden enthalten sind, verwendet werden. Wenn man hierbei die Mengen an Bindemittel und schmelzpunkternieirigendem Bestandteil bestimmt sollte beachtet werden, daß das Sintern und die Glasbildung lediglich bei höheren Temperaturen ablaufen müssen. Ähnliche Überlegungen gelten für öfen, die mit gebranntem Magnesium oder Dolomit ausgekleidet sind, d. h. für öfen, die bis auf Temperaturen von etwa 16500C aufgeheizt werden. In letzterem Falle sollte in der Naßspritzmasse als feuerfester Bestandteil gebrannter Magnesit zusammen mh SiO2 oder CaO als schmelzpunkterniedrigender Bestandteil verwendet werden.
Die obigen Ausführungen zeigen, daß man im Rahmen der Erfindung einen irit Wasser verdünnten und relativ lockeren Mörtel der angegebenen Zusammensetzung verwenden kann. Dieser Mörtel läßt sich relativ einfach transportieren. Er besitzt jedoch Theologische Eigenschaften, d. h. eine Gefügeviskosität, die ihn vor einem Abfallen in stationären Zustand bewahrt. Die thermischen Expansionseigenschaften der Naßspritzmasse sollten durch geeignete Wahl des feuerfesten Bestandteils, der dem einen Bestandteil der Wand selbst entsprechen sollte, den thermischen Ausdehnungseigenschaften der Wand selbst angepaßt
werden. Die weiteren Erfordernisse, denen die Naßspritzmasse genügen muß, werden durch die geeignete Wahl des Bindemittels erfüllt

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Reparieren beschädigter feuerfester Wände durch Auftragen einer wäßrigen Naßspritzmasse auf den (die) beschädigten, noch heißen Wandteil(e,, wobei die Naßspritzmasse zu 70—88%, bezogen auf die Trockensubstanz, ein körniges, feuerfestes Material entsprechend der Zusammensetzung der Hauptkomponente der feuerfesten Wand gewählten Zusammensetzung sowie ggf. einen Schmelzpunkt erniedrigenden Bestandteil und ggf. ein Dickungsmittel aufweisendes Bindemittel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel 5,5 bis 20% Natrium-, Kalium- und/oder Lithiumcarbonat und/ oder -borat, bezogen auf die Trockensubstanz, verwendet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Naßspritzmasse verwendet wird, die durch Zumischen von etwa 30% Wasser zu einem Mörtel verdünnt ist und ein kolloidales Dickungsmittel enthält, welches der Naßspritzmasse Theologische Eigenschaften, d. h. eine Gefügeviskosität mit einer Restschubspannung bei einer Geschwindigkeit von 0 von mindestens 4 N/m2 verleiht.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Naßspritzmasse verwendet wird, die als kolloidales Dickungsmittel einen Ton in einer Menge von höchstens 8% enthält. jo
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Ton Bentonit verwendet wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Naßspritzmasse verwendet wird, die als Schmelzpunkt erniedrigenden Bestandteil fein gemahlenes Glas, Ton, Kalkstein und/oder Wasserglas in einer Menge von höchstens 8% enthält.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Naßspritzmasse verwendet wird, deren Teilchengröße im wesentlichen unter 1,5 mm liegt, wobei mindestens 80% der Naßspritzmasse eine Teilchengröße von unter 0,5 mm und mehr als 50% eine Teilchengröße von 0,06 bis 0,5 mm aufweisen.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche zum Reparieren von Koksofenwänden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Naßspritzmasse verwendet wird, die etwa 30% Wasser und zum Rest Feststoffe enthält, wobei diese aus 75 bis 80% SiO2 in Form von Cristobalit oder Trydimit, 7 bis 12% Borax (Na2B4O7 ■ 10 H2O), 4 bis 8% gemahlenes Fensterglas und 5,5 bis 10% Bentonit bestehen.
8. Naßspritzmasse zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie etwa 30% Wasser und zum Rest Feststoffe enthält, wobei diese aus
60
zwischen 70 und 88% eines feinkörmigen, feuerfesten Materials in Form von SiO2, MgO1 AI2O3, gebranntem Dolomit und/oder Schamotte;
b) zwischen 5,5 und 20% eines bei Temperaturen von 200° bis 10000C in den Glaszustand übergehenden Bindemittels in Form von Natrium-. Kalium- und/oder Lithiumcarbonat und/ oder -borat;
c\ zwischen 0 und 8% eines schmelzpunkterniedrigenden Bestandteils in Form von fein vermahlenem Glas, Ton, Kalkstein und/oder Wasserglas und
d) zwischen 0 und 10% eines kolloidalen Dikkungsmittels bestehen.
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