DE2431845C3 - Verfahren zur Herstellung von Sintermagnesia - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Sintermagnesia

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Zaphirios Dipl.-Chem. Polikarpou Nea Smirni Foroglou (Griechenland)
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/03—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on magnesium oxide, calcium oxide or oxide mixtures derived from dolomite
    • C04B35/04—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on magnesium oxide, calcium oxide or oxide mixtures derived from dolomite based on magnesium oxide
    • C04B35/043—Refractories from grain sized mixtures

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Sintermagnesia aus Magnesit-Ausgangsmaterial durch Brennen bei Sinterungstemperatur.
Seit langem ist es bekannt, daß die richtige mineralische Zusammensetzung der einzelnen Komponenten im Sintermagnesit, der zur Herstellung basischer feuerfester Steine verwendet wird, von höchster Bedeutung für die Widerstandsfähigkeit bei hohen Temperaturen ist.
Beim thermischen Behandeln (Brennen) des Magnesits bzw. des Brucits kommt es zunächst zu einer Aufspaltung des Magnesiiimkarbonates bzw. Magnesiumhydroxydes bei Abgang von Kohlendioxyd oder Wasser bei gleichzeitiger Bildung von Oxyden, d.h. MgO und CaO aus den entsprechenden MgCO.-, MgCOH2-, CaCOj-Verbindungen und anderen. Bei der hohen Temperatur, welche im Ofen zur Herstellung von Sintermagnesit herrscht, gehen alle (;ben angeführten Metalloxyde sowie alle im aufgegebenen Material vorhandenen Verunreinigungen wie S1O2 (Kieselsäure) oder Silikate, Eisenverbindungen, Aluminiumverbindungen u. a. in andere Verbindungen über. Ein wesentlicher Faktor zur Bildung der einen oder anderen Verbindung ist das Mengenverhältnis von CaO zu SiO2 im aufgegebenen Material.
Wenn wir zur Vereinfachung für
MgO M
CaO C
SiO2 S
Fe2O, F
AI2O, A
setzen, dann gilt nachstehende Tabelle für die sich bildenden Nebenphasen (eine oder mehrere, je nach dem Vorhandensein oder Fehlen von Fund A):
CaO:SiO2 Hauptphase Nebenphasen CMS M (F, A)
Molverhältnis Monticellit Spindel
0-1 M MbS (-15000C) ^7500C)
Periklas Forsterit CiMS2 M (F, A)
(-280O0C) (1890° C) Mervinit Spinel
1,0-13 M CMS (1580° C) (1750° C)
Periklas Monticellit C2S M (F, A)
(-280O0C) (-15000C) Dikalziumsilikat Spinel
13-2,0 M CjMS2 (2130° C) (175O°C)
Periklas Mervinit C2 (F, A) C
(-280O0C) (15800C) Dikalziumferrite Kalk
>2 M CiS (1435° C) (-25700C)
Periklas Diikalziumsilikat
(-280O0C) (21300C)
Aus obenstehender Tabelle ist klar zu ersehen, wie Magnesitlagerstätten in den verschiedensten Ländern wichtig das Verhältnis von CaO zu SiO2 bei dem 65 der Welt und auch für Griechenland gilt, kommt es im Ausgangsmaterial bei der Herstellung von Sinterma- erzeugten Sintermagnesit zur Bildung von niedrig-
und zwar Monticellit und
gnesit ist. Wenn das Molekularverhältnis nahe 1,0 oder von 1,0 bis 1,5 liegt, was für den größten Teil der schmelzenden Anteilen, und zwar
Mervinit, wodurch die Warmfestigkeit relativ gering ist.
Ein Sintermagnesit mit mehr SiO2 als CaO erlaubt die Bildung von Forsterit, dessen Eigenschaften einen relativ hohen Schmelzpunkt zeigen, aber größtenteils nicht hinreichend tauglich sind for eine Feuerfest-Auskleidung in Anlagen zur Stahlproduktion wegen des basischen Schlackenmilieus.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art auf möglichst einfache und billige Weise eine Verbesserung des Ausgangsmaterials hinsichtlich des CaO/SiOr Verhältnisses zu erreichen.
Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß das Ausgangsmaterial vor dem Brennen mit einer wäßrigen Lösung eines wasserlöslichen Kalziumsalzes, das beim Brennen Kalziumoxyd bildet, in Berührung gebracht wird.
Hierdurch wird erreicht, daß sich die Poren des Ausgangsmaterials mit der wäßrigen Lösung füllen. Bei Beginn des Brennens verdampfen die wäßrigen Anteile, das Kalziumsalz bleibt zurück und wird beim Brennen in Kalziumoxyd umgewandelt, das auf diese Weise in dem Material einverleibt 5st Das Verfahren ist außerordentlich einfach und büifg durchzuführen. Die wasserlöslichen Kalziumsalze, wie z. B. Kalziumnitrat, Kalziumacetat od. dgL sind leicht verfügbar bzw. auf einfache Weise herstellbar durch Reaktion der entsprechenden Säure mit Kalziumoxyd oder Kaliumcarbonat.
Als Magnesit-Ausgangsmaterial bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann übliches Rohmagnesit oder auch Brucit-Material eingesetzt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird jedoch ein thermisch vorbehandelter, insbesondere ganz oder teilweise kaustisch gebrannter Magnesit, Brück od. dgl. verwendet Dies hat insbesondere den Vorteil, daß das Material die wäßrige Lösung besonders leicht und in großen Mengen aufnehmen kann.
Weitere besonders bevorzugte Ausgtjtaltungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Beispiele
a) Auf eine bestimmte Kornklasse gebrochenes Magnesitmaterial mit 1,29% SiO2 und 1,12% CaO in Form von Magnesiumcarbonat bzw. Magnesiumhydroxyd wird in einem Ofen, z. B. einem Drehrohrofen, Schachtofen od. dgl, bei den für die Sinterung üblichen Temperaturen gebrannt. Die daraus entstandene Sintermagnesia hat folgende chemische Zusammensetzung:
CaO angereichert. Nach dem Brennen zu Sintermagnesia weist das Material folgende chemische Zusammensetzung auf:
SiO2 234%
Glühverlust O
Fe2O3 1,25%
AI2O3 1.24%
CaO 2,16%
MgO 94,01%
Freier Kalk Cao 0,23%
Das Molekularverhältnis von CaCVSiO2 liegt bei 0,99, und wenn man den freien Kalk (durch chemische Analyse bestimmt) nicht mitrechnet, liegt es bei 0,88.
Bei beiden Gegebenheiten auf Grund der Tabelle Nr. I bilden die Beimengungen von CaO und SiO2 mit Hilfe von MgO hauptsächlich Monticellit mit einem niedrigen Schmelzpunkt
b) Eine Menge Magnesit mit 1,29% SiO2 und 1,12% CaO [es ist eine andere Menge, jedoch von demselben Material, das im Versuch von a) verwendet wurde] wird mit wasserlöslichem Kalziumnitrat befeuchtet und mit
SiO2 2,18%
Glühverlust 0,16
Fe2O3 1,22%
Al2O3 0,18%
CaO 3,55%
MgO 92,71%
Freier Kalk 0,19%
Das Molekularverhältnis der CaO/SiO^Anteile liegt nun bei 1,75 oder, wenn der durch chemische Analyse bestimmte freie Kalk abgezogen wird, bei 1,66.
In beiden Fällen an Hand der Tabelle Nr. I haben die CaO- und SiOrAnteile Dikalziumsiiikat sowie einen Teil Mervinit gebildet
Daraus kann man ersehen, daß eine Qualitätsverbesserung des Sintermagnesits durch die Erhöhung des CaO-Anteils in gebundener Form im Vergleich zu Versuch a) erreicht wurde.
c) Eine Menge Magnesit mit 1,29% SiO2 und 1,12% CaO [es ist eine andere Menge, jedoch von demselben Material, das im Versuch von a) verwendet wurde] wird mit Kalziumnitrat angereichert und weist nach dem Brennen zu Sintermagnesit folgende Analyse auf:
SiO2 1,89%
Glühverlust 0,11%
Fe2O3 1,42%
Al2O3 0,27%
CaO 5,00%
MgO 91,31%
Freier Kalk CaO 1,91%
Das Molekularverhältnis von CaO und SiO2 liegt nun bei 2,84 und bei Berücksichtigung des durch chemische Analyse bestimmten freien Kalkes bei !,75. An Hand der Tabelle Nr. I bilden die Anteile CaO/S;O2, in diesem Falle bei einem Wert von 1,75 Dikalziumsiiikat und teilweise Mervinit.
Somit wurde eine Erhöhung des gebundenen Kalkes im Sintermagnesit und dadurch eine Qualitätsverbesserung erreicht
Die Gesetzmäßigkeit aus der Tabelle Nr. I wird in den meisten Fällen bestätigt, sowohl durch mikroskopische Untersuchungen als auch durch Röntgenanalysen.
Das in den Beispielen genannte Magnesit-Ausgangsmaterial mit 1,29% SiO2 und 1,12% CaO ist nicht als ein die Erfindung einschränkendes Standardverhältnis anzusehen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist für Ausgangsmaterialien mit einem beliebigen Verhältnis von CaO zu SiO2 anwendbar, wobei das Verfahren vorzugsweise so geführt wird, daß der natürlich vorhandene CaO-Anteil merklich, z. B. um mindestens 0,5%, gesteigert wird und ein CaO/SiO2-Verhältnis von mehr als 1,0 und vorzugsweise im Bereich von 2,0 bis 3,0 angestrebt wird.
bo Das Anfeuchten bzw. Imprägnieren des Ausgangsmaterials mit der wäßrigen Lösung des Kalziumsalzes kann nach verschiedenen, an sich bekannten Methoden erfolgen, z. B. durch Berieseln des Materials, insbesondere auch im unmittelbaren Anschluß an dessen mechanische Aufbereitung, wie z. B. Flotation, Magnetabscheidung od. dgl., oder auch durch Imprägnieren unter Vakuum.

Claims (9)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von Sintermagnesia aus Magnesit-Ausgangsmaterial durch Brennen bet Sinterungstemperatur, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmateria] vor dem Brennen mit einer wäßrigen Lösung eines wasserlöslichen Kalziumsalzes, das beim Brennen Kalziumoxyd bildet, in Berührung bringt, gebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsmaterial thermisch vorbehandelter, insbesondere ganz oder teilweise kaustisch gebrannter Magnesit verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige Lösung von Kalziumnitrit oder Kalziumacetat verwendist wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material mit der wäßrigen Lösung eines wasserlöslichen KaJziumsalzes besprüht oder berieselt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material mit der wäßrigen Kalziumsalzlösung so lange in Berührung gehalten wird, bis die gesamte verwendete Flüssigkeitsmenge in die Poren des Materials aufgesaugt und das Material trocken ist
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Material vor der Behandlung mit der wäßrigen Kalziumsalzlösung vorgetrocknet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material mit der wäßrigen Kalziumsalzlösung unter Vakuum imprägniert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des in der wäßrigen Lösung enthaltenen Kalziumsalzes so eingestellt wird, daß nach dem Brennen der Gehalt an Kalziumoxyd in der Sintermagnesia urn mindestens 0^% höher liegt, als er ohne den Zusatz wäre.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des in der
wäßrigen Lösung enthaltenen Kalziumsalzes so eingestellt wird, daß sich in der Sintermagnesia ein CaO/SiOrVerhältnis von mindestens 2,0 oder mehr ergibt.
DE2431845A 1974-03-12 1974-07-02 Verfahren zur Herstellung von Sintermagnesia Expired DE2431845C3 (de)

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GB9005815D0 (en) * 1990-03-15 1990-05-09 Shell Int Research Process for preparing magnesia having reduced hydration tendency,hydration resistant magnesia,dry mixture for preparing magnesia based castables
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