DE2412474A1

DE2412474A1 - Festes bindemittel fuer feuerfestmassen

Info

Publication number: DE2412474A1
Application number: DE2412474A
Authority: DE
Inventors: Robert Appelt; Karl Dipl Chem Dr Diel
Original assignee: Giulini Gebrueder GmbH
Current assignee: BK Giulini Chemie GmbH
Priority date: 1974-03-15
Filing date: 1974-03-15
Publication date: 1975-09-25

Description

Festes Bindemittel für Feuerfestmassen Gegenstand der vorliegenden-Erfindung ist ein festes Bindemittel auf Basis von Aluminiumphosphat für Feuerfestmassen sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Es ist bereits bekannt, daß Monoaluminiumphosphat Al (H2P04)3 in Form von wässrigen Lösungen, vorzugsweise einer 50 %igen Lösung, ein hervorragendes Bindemittel für feuerfeste Materialien darstellt. Ein Nachteil dieses an sich ausgezeichneten Bindemittels wird vor allem darin gesehen, daß es den keramischen tonerdehaltigen Massen erst kurz vor seiner Verarbeitung beigemischt werden kann. Bei einer längeren Lagerung von feuchten tonerdehaltigen Feuerfestmassen, die mit saurem Aluminiumphosphat-Bindemfttel zugestellt worden sind, kommt es nämlich infolge chemischer Reaktion mit den Al2O-haltigen Komponenten der Feuerfestmasse und/oder Austrocknung häufig zu einer vorzeitigen Erhärtung, so daß die Feuerfestmassen trocken und damit unverarbeitbar werden. Versuche, das Al (H2P04)3 in fester Form einzusetzen, haben in der Praxis keine Bedeutung erlangt, da das feste Nonoaluminiumphosphat im technischen Maßstab schwer herstellbar und außerdem stark hygroskopisch ist.
Es stellte sich somit die Aufgabe, ein verbessertes Bindemittel für tonerdehaltige Feuerfestmassen zu finden, durch das die vorerwähnten Schwierigkeiten beseitigt werden und trockene, Aluminiumphosphat als Bindemittel enthaltende Beuerfestmassen hergestellt werden können, die langfristig lagerfähig sind und bei Bedarf allein durch Zusatz von Wasser verarbeitbar gemacht werden können.
Gemäß der Erfindung kann die gestellte Aufgabe überraschenderweise mit einem Bindemittel gelöst werden, das aus tertiärem Aluminiumphosphat, Orthophosphorsäure und/oder einer Mischung aus Monoammoniumphosphat und einer festen organischen oder anorganischen Säure besteht. Geeignete, bei Raumtemperatur feste organische oder anorganische Säuren sind beispielsweise Zitronensäure, Oxalsäure, Malonsäure und Amidosulfonsäure (NH2SO3H). Das Molverhältnis Al203 : P205 sollte im festen Bindemittel zwischen 1 : 1,5 und 1 : 5 liegen, beträgt jedoch vorzugsweise 1 : 3. Wie sich gezeigt hat, kann anstelle der Orthopho sphorsäure auch Harnstofforthophosphat eingesetzt werden. Als Al203-haltige komponente des Bindemittels eignet sich besonders ein amorphes AlPO4 mit 0 - 35Gew.%, vorzugsweise 12 - 28 Gew.% Glühverlust.
Die neuen Bindemittel können in einfacher Weise durch Mischen, beispielsweise Vermahlen von tertiärem Aluminiumphosphat mit Phosphorsäure und/oder Harnstofforthophosphat hergestellt werden. Wird anstelle der eben genannten Verbindungen Monoammoniumphosphat eingesetzt, so muß außerdem eine feste Säure, wie Amidosulfonsäure oder eine mehrbasische organische Säure wie Zitronensäure oder Oxalsäure zugesetzt werden.
Durch den Säurezusatz wird erreicht, daß das Gleichgewicht der nachstehenden Reaktion in wässriger Lösung weitgehend nach links verschoben ist, und somit die gewünschte Monoatuminiumphosphatlösung vorliegt. So hergestellte Bindemittelgemische sind nicht hygroskopisch, sind rieselfähig und wasserlöslich und können in Feuerfestmassen wie Schamotte, Mullitmasse u. a. leicht homogen verteilt werden. Sie können in Mischung mit Feuerfestmassen über beliebige Zeiträume gelagert werden. Selbstverständlich können den Gemischen auch noch die in der Feuerfesttechnik üblichen Bindemittel wie Ton und Sinterhilfsmittel, wie Borsäure, zugesetzt werden. Die phosphathaltigen festen Bindemittel werden üblicherweise in Mengen von 1 - 20 Gew.%, vorzugsweise 3 - 10 Ges.%, bezogen auf das Gewicht der zu bindenden Masse, verwendet.
Anhand der nachstehenden Beispiele soll nun der Erfindungsgegenstand noch näher erläutert werden: Beispiel 1 66,3 Gewichtsteile Harnstofforthophosphat CO (NH2)2 . H3P04 werden mit 33,7 Gewichtsteilen gefälltem Aluminiumphosphat gemischt (Molverhältnis Al203 : P205 = 1 : 2,95).
Beispiel 2 39,3 Gewichtsteile Mononmmoniumphosphat NH4H2P04 werden mit 27,4 Gewichtsteilen gefälltem Aluminiumphosphat und 33,3 Gewichtsteilen Amidosulfonsäure (NH2S03H) gründlich vermischt (Molverhältnis Al203 : P205 = 1 : 2,95).
Beispiel 3 Mischung, bestehend aus 43,6 Gewichtsteilen NR4112P04, 30,4 Gewichtsteilen AlP04 (gefällt) und 26,0 Gewichtsteilen Zitronensäure (Monohydrat). Das Molverhältnis Al203 : P205 beträgt 1 : 2,95.
Beispiel 4 Die Mischung besteht aus 33,7 Gewichtsteilen RH4E /04, 23,5 Gewichtsteilen liPO4 (gefällt), 28,6 Gewichtsteilen Amidosulfonsäure und 14,2 Gewichtsteilen Borsäure. Das Molverhältnis Al203 : P205 liegt bei 1 : 2,95.
Die Wirkung der nach den Beispielen 1 - 4 hergestellten Bindemittelgemischen wurde an einer Mullitmasse und an zwei Schamottemassen erprobt. Die Ergebnisse sind in den nachstehenden 3 Tabellen wiedergegeben: Tabelle 1 Die eingesetzte Mullitmasse enthielt etwa 5 Gew.% Bindeton und jeweils 5 Gew.% Bindemittel gemaß den Beispielen 1 - 4 sowie 5 Gew.% Wasser. Die prozentualen Gewichtsangaben beziehen sich auf das Gewicht der zu bindenden Mullitmasse.
2 Die aus der Mullitmasse mit einem Preßdruck von 250 kp/cmhergestellten zylinderischen Probekörper wurden nach dem Brennen bei Temperaturen von 1500, 6500 bzw. 11500C auf ihre Kaltdruckfestigkeiten überprüft.
Bindemittel Kaltdruckfestigkeiten (kp/cm2) nach Brennen bei 150° 650° 1150° Blindprobe, ohne Binder 47 133 302 Mittel n. Beispiel 1 372 499 472 " " " 2 265 293 277 " " " 3 244 342 325 " " " 4 205 259 331 Tabelle 2 Anstelle der Mullitmasse wurde eine Schamottemasse verwendet mit einem Bindetongehalt von ebenfalls 5 Gew.%.Bindemittel-und Wasserzusatz betrugen wie in Tabelle 1 jeweils 5 %, bezogen auf das Gewicht der zu bindenden Schamottemasse.
Der Pressdruck lag bei der Herstellung der zylinderischen Probekörper bei 250 kp/cm².
Bindemittel Kaltdruckfestigkeiten (kp/cm2) nach Brennen bei 150° 650° 1150° Blindprobe, ohne Binder 23 57 153 Mittel n. Beispiel 1 122 205 341 " " " 2 109 137 220 " " " 3 107 158 218 " " " 4 86 119 176 Tabelle 3 Verwendet wurde eine Schamottemasse mit einem Bindetongehalt von 1Q Gew.%. Die übrigen Versuchsbedingungen waren wie in Tabelle 2.
Bindemittel Kaltdruckfestigkeit (kp/cm2) nach Brennen bei 1500 6500 11500 Blindprobe, ohne Binder 74 203 591 Mittel n. Beispiel 1 274 430 608 " " " 2 295 331 615 " " " 3 247 325 630 " " " 4 246 302 544 Werden anstelle der festen Bindemittel nach den Beispielen 1 bis 4 Monoaluminiumphosphatlösungen mit dem jeweils entsprechenden molarem Verhältnis Al203 : P205 verwendet, erhält man praktisch die gleichen Kaltdruckfestigkeiten wie bei den erfindungsgemäßen festen Phosphatbindern.

Claims

Patentansprüche

Festes Bindemittel für Feuerfestmassen, dadurch gekennzeichnet, daß es aus tertiärem Aluminiumphosphat und Orthophosphorsäure und/oder einer Mischung aus Monoammoniumphosphat und einer festen anorganischen oder organischen Säure besteht.
2.) Festes Bindemittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das tertiäre Aluminiumphosphat ein amorphes Alu04 mit 0 - 35 Ges.%, vorzugsweise 12 - 28 Gew.% Glühverlust ist.
3.) Bindemittel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Orthophosphorsäure ganz oder teilweise durch Harnstofforthophosphat ersetzt ist.
4.) Festes Bindemittel nach den Ansprüchen 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis Al203 : P205 zwischen 1 : 1,5 und 1 : 5 liegt, vorzugsweise å jedoch bei etwa 1 : 3.
5.) Bindemittel nach den Anspruchen 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die feste organische Säure eine mehrbasische Carbonsäure, insbesondere Zitronensäure oder Oxalsäure, ist.
6.) Bindemittel nach den Ansprüchen 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die feste anorganische Säure Amidosulfonsäure ist.
7.) Verfahren zum Binden von Feuerfestmassen, dadurch gekennzeichnet, daß Gemische, bestehend aus Bindemittel nach den Ansprüchen 1 bis 6 und Feuerfestmassen, beispielsweise Mullit oder Schamotte, mit Wasser vermischt und nach der Verformung bei Temperaturen oberhalb 1500C gebrannt werden.