DE2847807C2

DE2847807C2 -

Info

Publication number: DE2847807C2
Application number: DE2847807A
Authority: DE
Inventors: Bent Allan Plum; Leo Fischer Nykoebing Mors Dk Juhl
Original assignee: SKAMOL SKARREHAGE MOLERVAERK NYKOEBING MORS DK AS
Current assignee: SKAMOL SKARREHAGE MOLERVAERK NYKOEBING MORS DK AS
Priority date: 1977-11-03
Filing date: 1978-11-02
Publication date: 1989-03-23
Also published as: DK142906C; DE2847807A1; DK142906B; DK488477A

Description

Die Erfindung betrifft ein leichtes, feuerfestes, isolierendes Material, das aus einer Mischung aus Reisschalenasche und weite ren feuerfesten, mineralischen Stoffen gebildet ist, wobei die se Bestandteile mit einem Phosphatbinder gebunden sind.

Solche feuerfesten, isolierenden Materialien werden für Futter von Industrieöfen, wie Härteöfen, Glühöfen, Keramiköfen, Aluminium elektrolyseöfen, Kesseln, Raffinerieöfen, Rekuperatoren, Grubenöfen, Glasöfen, Cowpern (Winderhitzern), Zementvorwärmern, Warmluftkanälen, Regeneratoren, Schachtkühlern usw. benötigt und verwendet. Dabei ist weiter ein Verfahren zur Herstellung porö ser Granalien mit einem Material der eingangs beschriebenen Art bekannt (DE-AS 12 71 679), bei dem die Mischung neben Reisscha lenasche ton- und kieselsäurereiche feuerfeste Zuschlagstoffe enthält. Es ist der Zweck dieses bekannten Verfahrens, ohne ei nen Brennvorgang feinporige Granalien und Granulate zu erzeugen, die als Isoliermasse, als Zuschlag für Feuerleicht- und Isolier beton, als Spritzmasse für das Torkret-Verfahren, als Fließbett körpern oder als Träger für Katalysatorsubstanzen bei katalyti schen Verfahren, die unter Temperatureinwirkung in der Gasphase stattfinden, verwendet werden sollen. Gerade durch das Vorhan densein von Ton in dem bekannten Granalienmaterial ergeben sich, abgesehen von einer unerwünschten Vergrößerung des Raumgewich tes, Nachteile dadurch, daß bei höheren Temperaturen eine Nei gung zu Schwund und zur Rißbildung besteht.

Es ist weiterhin bekannt (DE-GM 19 44 263), relativ leichte, feu erbeständige isolierende Bauplatten für Decken- und Wandverklei dungen aus geblähten Mineralien, z. B. Perlit, sowie anorgani schen Bindern, z. B. Monoaluminiumphosphat, herzustellen, die ein Raumgewicht der Größenordnung 0,3-0,7 g/cm³ sowie eine Anwen dungstemperatur von ca. 1000°C aufweisen, was in zahlreichen Einsatzfällen nicht genügt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein für die Herstellung von Plat ten geeignetes Material der eingangs beschriebenen Art zu schaf fen, das höhere Anwendungstemperaturen bei Verminderung von Schwindungsverhalten und Rißbildungsgefahr sowie verbesserte Iso lierungseigenschaften ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mi schung trocken und Bindeton-frei ist und 40-85%, vorzugsweise 50-75% Reisschalenasche, 15-60%, vorzugsweise 25-50% Perlit und 0-10%, vorzugsweise 2-5% Mineralwolle enthält sowie mit ei nem Phosphatbinder und bis zur Erdfeuchte mit Wasser versetzt, in Plattenform gepreßt und getrocknet ist. Dabei kann vorzugsweise die Korngröße des Perlits in der Größenordnung 0-5 mm und die Reisschalenasche in der Größenordnung 0-2 mm liegen, während die Faserlänge des Fibermaterials in der Größenordnung von 25 mm lie gen und der Durchmesser zwischen 1 und 10 µm betragen sollte.

Das auf diese Weise hergestellte plattenförmige, feuerfeste, iso lierende Material hat eine Anwendungstemperatur von ca. 1350°C, was um 35% höher als bei den bisher bekannten Materialien ist, und zeigt durch den völligen Verzicht auf Bindeton ein maßgeb lich verbessertes Schwundverhalten sowie eine geringere Rißbil dungsgefahr bei solch erhöhten Temperaturen. Diese Erhöhung der Anwendungstemperatur rührt nach den bisherigen Erkenntnissen da her, daß die Reisschalenasche mit einem hohen Gehalt an Kiesel säure ein so hochfeuerfestes Skelett bildet, daß der wenig feuer feste Perlit erst bei 1300°C zu schrumpfen beginnt. Der höhere Temperaturbereich von 1000°C bis 1350°C ist von entscheidender Bedeutung, weil man hier bisher gezwungen war, feuerfeste Mate rialien von spezieller Qualität zu verwenden. Das feuerfeste, isolierende Material nach der Erfindung kann diese in der Her stellung weitaus teuereren Ofenfutter ersetzen. Vergleicht man das Material nach der Erfindung mit dem bekannten feuerfesten, isolierenden Material aus Perlit, so verleiht die Reisschalen asche, die nur einen niedrigen Gehalt an Flußmitteln hat und so mit erst bei Temperaturen über 1300°C schwindet, dem Material die besondere hohe Anwendungstemperatur und den hohen Isolierungs wert bei dieser Temperatur, indem das flußmittelarme mikro poröse Reisschalenaschenskelett bei dieser Wärme unverändert bleibt. Die guten Isolierungseigenschaften rühren auch von der Reisschalenasche her, da diese viele Mikroporen enthält und eine Porosität von ungefähr 80% hat.

Mit einer so niedrigen Wärmeleitzahl wie 0,198 W/mK bei einer Mitteltemperatur von 800°C kann das Material mit den weitaus teuereren Fibermatten aus keramischen Fasern verglichen werden.

Rotationsöfen in der Zementindustrie. Die Reisschalen asche hatte jedoch hier nur Porositätszwecke, indem die Feuerfestigkeit durch Beimischung von feuerfestem Lehm und Schamotte erreicht und gesichert wird; dennoch werden Steine dieser Art nur bei Temperaturen von höchstens 1200°C angewendet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand zweier Ausführungs beispiele näher erläutert:

Beispiel 1

Es werden gleiche Teile von Reisschalenasche und Perlit un ter Beimischung von Mineralwolle in folgenden Mengen ge mischt:

Die Mischung wird in einem Flügelmischer trocken gemischt.

Um die meisten offenen Poren des Perlits und der Reisschalen asche zu schließen, wird Wasser in einer Menge von 450 g entsprechend 45% der Trockenmasse beigemischt.

Darauf wird der chemische Binder, d. h. Monoaluminiumphosphat, entsprechend 95% der Trockenmasse oder 950 g zugemischt.

Die Masse ist hiernach erdfeucht und kann in eine Form ge gossen werden, um in einer hydraulischen Presse im Verhält nis 1 : 3 verpreßt zu werden.

Das Aushärten der Masse erfolgt durch Trocknen bei einer Temperatur von 250°C, wonach das Erzeugnis gebrauchsbereit ist.

Das auf diese Weise hergestellte Erzeugnis hat folgende Eigen schaften:

Raumgewicht
0,375 g/cm³
Biegezugfestigkeit	0,39 N/mm²
Druckfestigkeit (kalt)	1,47 N/mm²
max. Anwendungstemperatur	1350°C

Wie aus den folgenden Wärmeleitzahlen hervorgeht, hat das Produkt gute isolierende Eigenschaften:

Beispiel 2

In einem zweiten Versuch wird der Gehalt von Reisschalen asche um 20% erhöht, so daß sich folgendes Mischungsverhältnis ergibt:

Die Ausgangskomponenten werden ebenfalls zuerst im Flügel oder Zwangsmischer gemischt, worauf Wasser in einer Menge von 250 g entsprechend 25% der Trockenmasse zugemischt wird, um die meisten offenen Poren in der Reisschalenasche und im Perlit zu schließen.

Das Monoaluminiumphosphat wird darauf in einer 105% der Trockenmasse entsprechenden Menge oder 1050 g zugemischt.

Die hierauf erdfeuchte Masse wird in der hydraulischen Presse im Komprimierungsverhältnis 1 : 2 geformt.

Das Aushärten geschieht durch Trocknen im Trockenschrank bei einer Temperatur von 250°C.

Hierdurch erhält man ein Erzeugnis folgender Eigenschaften:

Raumgewicht
475 kg/m²
Biegezugfestigkeit	0,74 N/mm²
Druckfestigkeit (kalt)	2,45 N/mm²
max. Anwendungstemperatur	1400°C

Wie aus den folgenden Wärmeleitzahlen hervorgeht, sind die Isolierungseigenschaften des Produktes sehr gut:

Die Vergrößerung des Anteils an Reisschalenasche um 20% hat, wie aus den Versuchsergebnissen hervogeht, nur einen geringen Einfluß auf die thermischen Eigenschaften des Ma terials, nämlich eine mäßige Erhöhung der Anwendungstempe ratur und eine leichte Reduktion der Isolierungseigenschaften. Die Festigkeitseigenschaften des Materials werden dage gen bedeutend erhöht.

Das Fibermaterial wird ausschließlich beigemischt, um dem Material einen größeren mechanischen Zusammenhang zu geben.

Die Ausgangsmaterialien bzw. -komponenten haben folgende Zusammensetzung bzw. Beschaffenheit:

Perlit:
Korngröße	0-5 mm
Chemische Analyse @	SiO₂	73-74%
Al₂O₃	14-15%
Fe₂O₃	2-2,5%
TiO₂	1-1,5%
MgO	0,2-0,7%
Na₂O	3-4%
K₂O	3-4%

Reisschalenasche:
Korngröße	0-2 mm
Chemische Analyse @	SiO₂	93-94%
Al₂O₃	2-3%
Fe₂O₃	0,5-1%
CaO	1,2-2%
MgO	0,7-1,5%
Rest	3-5%

Mineralwolle:
Länge	max. 25 mm
Durchmesser	1-10 µm
Chemische Analyse @	SiO₂	49%
Al₂O₃	50%
TiO₂	0,4%
Fe₂O₃	0,4%
CaO/MgO	0,1%
Na₂O	0,4%
K₂O	ca. 0%

Monoaluminiumphosphat:
50% Lösung
Chemische Analyse @	Al₂O₃	7,5%
P₂O₅	33,2%
H₂O	50,0%

Eine erfindungsgemäß ausgebildete Platte 1 für eine feuer feste Ofenauskleidung ist in der schematischen Zeichnung in schaubildlicher Darstellung gezeigt.

Claims

1. Leichtes, feuerfestes, isolierendes Material, das aus einer Mischung aus Reisschalenasche und weiteren feuer festen, mineralischen Stoffen gebildet ist, wobei diese Bestandteile mit einem Phosphatbinder gebunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung trocken und Bindeton-frei ist und 40-85%, vorzugsweise 50-75% Reisschalenasche, 15-60%, vorzugs weise 25-50% Perlit und 0-10%, vorzugsweise 2-5% Mineralwolle enthält sowie mit einem Phosphatbinder und bis zur Erdfeuchte mit Wasser versetzt, in Plattenform gepreßt und getrocknet ist.

2. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße des Perlits in der Größenordnung 0-5 mm und die Reisschalenasche in der Größenordnung 0-2 mm liegt, während die Faserlänge des Fibermaterials in der Größenordnung von 25 mm liegt und der Durchmesser zwischen 1 und 10 µm beträgt.