DE3210140A1

DE3210140A1 - Verfahren zur herstellung von forsteritsteinen und nach dem verfahren hergestellte forsteritsteine

Info

Publication number: DE3210140A1
Application number: DE19823210140
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. 6200 Wiesbaden Schulte; Vinay Dipl.-Ing. 6200 Wiesbaden Shah; Thomas Dipl.-Min. Dr. 6270 Idstein Weichert
Original assignee: Didier Werke AG
Current assignee: Didier Werke AG
Priority date: 1982-03-19
Filing date: 1982-03-19
Publication date: 1983-09-29
Also published as: DE3210140C2; ES8403845A1; ES520401A0; FR2523574B1; FR2523574A1; AT382141B; ATA49883A

Description

_1δ Verfahren zur Herstellung von Porsteritsteinen und nach dem Verfahren hergestellte Forsteritsteine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Forsteritsteinen unter Verwendung eines üblichen Versatzes, der Olivingestein, gebrannten Serpentin und/oder gebrannten Talk in zerkleinertem Zustand,, gegebenenfalls Sintermagnesia und/oder übliche andere Zusätze enthält, Zugabe von Bindemittel und Wasser, Vermischen, Formen und Pressen zu Steinen sowie Brennen dieser Steine, sowie nach diesem Verfahren hergestellte Forsteritsteine.

Forsteritsteine werden für zahlreiche Anwendungen auf dem Feuerfestgebiet eingesetzt, siehe z. B. Lueger, Lexikon der Technik, Fachband Hüttentechnik, Band 2, Seite 216/217 (1972) und Harders-Kienow, Feuerfestkunde, Seite 760-764 (i960); beispielhafte Anwendungen solcher Forsteritsteine sind die Hintermauerung von Glaswannen sowie die Verwendung als Ofenfutter für Drehrohrofen, insbesondere im Galcinierbereich von Zement-Drehrohröfen. Wie in der zuvor genannten

Literaturstelle von Harders-Kienow angegeben ist, bestehen solche Forsteritsteine überwiegend aus Ϊογ-sterit, 2MgO.SiC^ ,und werden überwiegend aus Olivingestein als Ausgangsmaterial hergestellt. Zur Herstellung solcher Porsteritsteine können jedoch auch Serpentin oder Talk verwendet werden, welche jedoch vorgebrannt werden müssen. Weiterhin ist es bereits bekannt, bei der Herstellung von Forsteritsteinen noch Sintermagnesia, d. h. totgebrannten Magnesit oder auch Magnesiumoxid zuzusetzen, siehe Deutsche Patentschrift 715 7^5' In dieser Deutschen Patentschrift 715 715 ist zum Stande der Technik auch bereits angegeben, daß kalkhaltige Substanzen zu dem Olivingestein zugesetzt werden können, beispielsweise sind Calciumchloridlauge oder Kalkmilch genannt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstel™ lung eines Verfahrens zur Herstellung von verbesserten Forsteritsteinen, welche insbesondere ein geringeres Eaumgewicht und eine geringere Wärmeleitfähigkeit besitzen, d. h. ein Verfahren zur Herstellung von "Forsteritleichtsteinen".
25

Weiterhin soll nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Forsteritsteine hergestellt werden, welche eine bessere Alkalibeständigkeit und eine bessere Verschleißfestigkeit als vorbekannte Leichtsteine besitzen und außerdem eine hohe Temperaturwechselbeständigkeit (TWB) besitzen.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient das erfindungsgemäße Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Versatz verwendet wird, der auf 100 Gew.-Teile feststoffe

S '

a) 5 "bis 4-0 Gew.-Teile Koksgrieß oder körnigen Petrolkoks , und

b) 0 "bis 15 Gew.-Teile Kalksteinmehl und/wder Mehl von ungebranntem Dolomit enthält.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden 10 bis 30 Gew.-Teile Koksgrieß (Koksgrus) oder körniger Petrolkoks verwendet, bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden 4- bis 12 Gew.-Teile Kalksteinmehl auf 100 Gew.-Teile der Versatzfeststoffe zugesetzt.

Weiterhin hat es sich noch als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Maximalkorngröße des im Versatz eingesetzten Olivins, Serpentins oder Talks 1,0 mn. beträgt, wodurch eine erhebliche Verbesserung der Kaltdruckfestigkeit (KDi¹) erreicht werden kann. Ein weiterer Vorteil dieser Maßnahme liegt darin, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Steine wegen eines Fehlens von Grobkorn kaum noch ausgefranste Kanten und Ecken aufweisen. Vorteilhaft ist ferner die Verwendung einer Maximalkorngröße von 2,0 nun.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird der Koksgrieß mit einer maximalen Korngröße von 2,0 mm, besonders bevorzugt mit einer maximalen Korngröße von 1,5 mm, eingesetzt. Insbesondere hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, Koksgrieß mit einer maximalen Korngröße von 1,0 mm einzusetzen, wenn die Maximalkorngröße des verwendeten Olivins, Serpentins oder Talks 1,0 mm beträgt, da dann ein gleichmäßigerer Aufbau des fertigen Steins erreicht wird.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Petrolkoks mit einer maximalen Korngröße von 0,5 mm, besonders

3210H0

"bevorzugt mit einer maximalen Korngröße von 0,2 mm verwendet. Hierdurch ist es möglich, einen Forsteritstein mit feineren Poren herzustellen.

Die Verwendung von Koksgrieß (oder Koksgrus) als Zusatz bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ergibt Steine mit besseren Kaltdruckfestigkeitswerten bei vergleichbarer Wärmedehnung, Wärmeleitfähigkeit und ähnlichem Raumgewicht wie bei Steinen, die unter Verwendung von feinerem Petrolkoks als Ausbrennstoff hergestellt wurden.

Die Erfindung betrifft weiterhin die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Forsteritsteine, wobei es sich um sogenannte Leichtsteine handelt. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können in besonders vorteilhafter Weise Forsteritsteine mit einem Eaumgewicht von - 2,0 g/cnr und/oder einer Wärmeleitfähigkeit von < 0,9 W/m K hergestellt werden.

Die bei- dem erfindungsgemäßen Verfahren im Grundversatz verwendeten Bestandteile sind auf dem Fachgebiet an sich bekannt, siehe Harders-Kienow, loc. cit., wobei solchen Forsteritsteinen gegebenenfalls als andere übliche Zusätze noch beispielsweise fein gemahlenes Chromers zugesetzt werden kann. Als übliche Bindemittel werden entweder organische Bindemittel wie SuIfit-

³^ ablauge oder auch anorganische Bindemittel wie Bittersalzlauge, entweder in fester Form oder in Form der Lösung, verwendet. Die verwendete Wassermenge ' hängt von der Kornfeinheit der verwendeten Ausgangsmaterialien ab, üblicherweise beträgt sie 2 bis 8 Gew.-Teile auf 100 Gew.-Teile des Gesamtversatzes,

d. h. einschließlich des Zusatzes von Koksgrieß oder Petrolkoks sowie dem Gegebenenfalls-Zusatz von Kalksteinmehl und/oder Dolomitmehl.

Um eine "bessere und insbesondere homogene Mischung des Versatzes nach dem Zusatz von Wasser im Mischer sicherzustellen, können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren noch geringe Mengen eines Netzmittels zugesetzt werden, Beispiele hierfür sind kationische, anionische oder nichtionische Netzmittel, siehe Ulimann, Encyclopädie der technischen Chemie, 3. Auflage, (1965), Band 16, Seiten 724 - 736.

Das Formen und Pressen der Steine erfolgt in üblicher Weise, vorteilhafterweise wird ein Preßdruck von 60 N/

ρ
mm angewandt. Die gepreßten Hohlinge werden dann getrocknet, üblicherweise bei Temperaturen zwischen 110 und 180 ⁰G, und anschließend bei Temperaturen oberhalb von 14-00 ⁰C in an sich bekannter Weise gebrannt.

Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zugesetzten stoffe Koksgrieß oder körniger Petrolkoks sind an sich bekannte Handelsprodukte. Der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gegebenenfalls durchgeführte Zusatz von KaIk-

. . . - ,una/pder Dplomitmehl . , _. steinmehl/erhöht insbesondere die mechanische .Festigkeit aufgrund einer Monticellitbildung, wodurch es möglich ist, die erfindungsgemäßen Forsteritsteine nicht nur als alkalibeständige Isoliersteine sondern auch als Verschleißmaterial einzusetzen. Palls die Porsteritsteine daher als Verschleißmaterial, z. B. als Futter in Drehrohrofen, eingesetzt werden, ist ein Zusatz von Kalksteinmehl besonders vorteilhaft. Das Kalksteinmehl, d. h. Mehl aus in der Hauptsache CaCQ-z, und/oder das Mehl von ungebranntem Dolomit, d. h« in der Hauptsache MgCO,·CaCO,, wird vorteilhafterweise mit einer maximalen Korngröße von 0,1 mm eingesetzt. Sowohl Kalksteinmehl als auch Dolomitmehl setzen beim Brennen CO₂ frei, d. h. sie wirken als Blähmittel unter Herabsetzung des Raumgewichtes der fertigen Steine,

Sin wesentlicher Vorteil der nach dem erfindungs-

gemäßen Verfahren hergestellten Forsteritsteine ist ihre sehr gute Alkalibeständigkeit und ihre hohe mechanische Festigkeit im Vergleich zu anderen "bekannten Isoliersteinen, so daß die erfindungsgemäßen Forsteritsteine als Verschleißmaterial eingesetzt werden können, insbesondere in Zementdrehrohxöfen. Insbesondere besitzen die erfindungsgemäßen Forsteritsteine eine längere Lebensdauer als vorbekannte, alkaliempfindliche Schamotte-Leichtsteine, die weiterhin im Gegensatz zu den erfindungsgemäßen Porsteritsteinen noch eine hohe Sulfatempfindlichkeit besitzen. Ferner ist das niedrige Raumgewicht u. U. sehr vorteilhaft. Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert, wobei immer die folgen-

15 de Arbeitsweise angewandt wurde:

Es wurde ein Versatz, wie er in den folgenden Beispielen angegeben ist, hergestellt, dieser Versatz wurde in einem üblichen Mis'cher zunächst für etwa 5 Minuten trocken vorgemischt, dann wurden das Bindemittel in · Form einer 50 Gew.-^igen Lösung einer Sulfatablauge sowie das Wasser zugesetzt und für weitere 10 Hinuten gemischt. Anschließend wurden in üblicher Weise Steine geformt und diese in einer Spengler-Presse bei einem Preßdruck von 60 N/mm unter einmaliger Entlüftung bei 30 N/mm gepreßt, anschließend bei 120 ⁰C getrocknet und im Ringofen bei 1450 ⁰C gebrannt.

Beispiel 1 30

Es wurde ein Grundversatz aus 80 Gew.-Teilen Olivingestein mit einer Korngröße von 0 bis 1,6 mm, 10 Gew.-Teilen Olivinmehl mit einer Korngröße von 0 bis 0,1 mm und 10 Gew.-Teilen Sintermagnesia mit einer Korngröße von 0 bis 0,1 mm verwendet. Zu diesem Grundversatz wurden noch 10 Gew.-Teile Koksgrieß mit einer Korngröße von 0 bis 1,5 mm zugesetzt. Diese Mischung wurde mit 2,2 Gew.-Teilen 50 $iger Sulfitablauge

■ · ■ 3210UO

und 2 Gew.-Teilen Wasser versetzt und entsprechend der zuvor angegebenen Arbeitsweise hieraus Steine hergestellt und gebrannt. Die Eigenschaften dieser Steine sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.

Beispiel 2

Es wurde der in Beispiel 1 angegebene Grundversatz verwendet, wobei in diesem Fall jedoch 20 Gew.-Teile Koksgrieß mit einer Korngröße von 0 bis 1,5 mm sowie 2,4 Gew.-Teile (50 $ige Isg.)Sulfitablauge verwendet wurden. Der Wasserzusatz "betrug wie bei allen Beispielen mit Sulfitablauge 2 Gew<-Tle., sonst 3 Gew.-Teile. Die Eigenschaften der hergestellten Steine sind ebenfalls in der folgenden Tabelle angegeben.

Beispiel 3

Es wurde der in Beispiel 1 angegebene Grundversatz mit 30 Gew.-Teilen Koksgrieß mit einer Korngröße von 0 bis 1,5 mm sowie 2,6 Gew.-Teilen Sulfitablauge (50 $ig) versetzt und hieraus Steine hergestellt.

Die Eigenschaften dieser Steine sind ebenfalls in der folgenden Tabelle angegeben.

Beispiel 4-

³^ Es wurde die Arbeitsweise von Beispiel 1 wiederholt, wobei hier jedoch anstelle des Koksgrieß 10 Gew.-Teile Petrolkoks mit einer Korngröße von 0 bis 0,2 mm verwendet wurden.

Die Eigenschaften der so hergestellten Steine sind ebenfalls in der folgenden Tabelle angegeben.

3210K0 /ο

Beispiel 5

Es wurde die Arbeitsweise von Beispiel 2 wiederholt, wobei jedoch, anstelle des Koksgrieß 20 Gew.-Teile Petrolkoks mit einer Korngröße von 0 bis 0,2 mm verwendet wurden.

Die Eigenschaften dieser Steine sind in der folgenden Tabelle angegeben.

Beispiel 6

Es wurde der in Beispiel 1 verwendete Grundversatz mit 10 Gew.-Teilen Koksgrieß mit einer Korngröße von 0 bis 1,5 Dim und 10 Gew.-Teilen Kalksteinmehl mit einer Korngröße von 0 bis 0,1 mm sowie 2,4 Gew.-Teilen Sulfitablauge (50 #ig) versetzt und hieraus Steine

20 hergestellt.

besonders
Diese Steine zeigten/gute mechanische Festigkeit, so daß sie vorteilhafterweise als Verschleißmaterial, z. B. Futtermaterial in Drehrohrofen, eingesetzt werden können.

Beispiel 7

Es wurde die Arbeitsweise von Beispiel 6 wiederholt, ³^ wobei in diesem Falle jedoch 20 Gew.-Teile Koksgrieß mit einer Korngröße von 0 bis 1,5 nun sowie 2,6 Gew.-Teile Sulfitablauge (50 ?Sig) verwendet wurden. Die so hergestellten Steine tesaßen gute mechanische Eigenschaftswerte.
35

30

3eispiel 9

Es wurde ein Grundversatz verwendet, der aus 50 Gew.-Teilen Olivin mit einer Korngröße von O bis 1,0 mm, 4-0 Gew.-Teilen Olivinmehl und 10 Gew.-Teilen Sintermagnesia bestand. Olivinmehl und Sintermagnesia lagen in einer Korngröße von 0 bis 0,1 mm vor.

10

Zu diesem Grundversatz wurden 10 Gew.-Teile Koksgrieß mit einer Korngröße von 0 bis 1,5 inm sowie 2,2 Gew.-Teile Sulfitablauge (50 $ig) zugesetzt und hieraus Steine hergestellt. Die hergestellten Steine hatten deutlich höhere KDP-77erte als die nach Beispiel 1 hergestellten Steine.
3eispiel 9.

Es wurde der in 3eispiel 8 verwendete Grundversatz mit 10 Gew.-Teilen Koksgrieß mit einer Korngröße von 0 bis 1,5 ιωι und 10 Gew.-Teilen Kalksteinmehl mit einer Korngröße von 0 bis 0,1 mm sowie 2,A- Gew.-Teilen Sulfitablauge ( 50 £ig) versetzt und hieraus Steine hergestellt. Die hergestellten Steine hatten größere mechanische Festigkeit als Steine des Beispiels 6.

35

ω ο

bo

CJl

cn

	Tabelle
Beispiel	Raumgewicht (g/cm⁵)
1	2,14
2	1,86
3	1,64
4	2,15
5 6 7 8 9	1,86 2,05 1,81 2,16 2,13

Wärmeleitfähigkeit

(N/min ) (W/m K)

9,6	0,85
4,1	0,70
2,1	-
8,0	0,82
2,2	0,60
24
10
17
34

KDF = Kaltdruckfeatigkeit

Claims

15 Patentansprüche

ΛL Verfahren zur Herstellung von Forsteritsteinen unter Verwendung eines üblichen Versatzes, der Olivingestein, gebrannten Serpentin und/oder gebrannten Talk in zerkleinertem Zustand, gegebenenfalls Sintermagnesia und/oder übliche andere Zusätze enthält, Zugabe von Bindemittel und Wasser, Vermischen, Formen und Pressen zu Steinen sowie Brennen dieser Steine, dadurch gekennzeichnet, daß ein Versatz verwendet wird, der auf 100 Gew.-Teile Feststoffe

a) 5 bis 40 Gew.-Teile Koksgrieß oder körnigen Petrolkoks, und

b) 0 bis 15 Gew.-Teile Kalksteinmehl und/oder Mehl von ungebranntem Dolomit enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 10 bis 30 Gew.-Teile Koksgrieß oder körniger

Petrolkoks verwendet werden. 35

3210Ho

J. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß 4- bis 12 Gew.-Teile Kalksteinmehl verwendet werden.

4-. "Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Maximalkorngröße des Olivins, Serpentins oder Talks 1,0 mm beträgt.

10

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Koksgrieß mit einer maximalen Korngröße von 2,0 mm verwendet wird.

15

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 "bis 4-, dadurch

gekennzeichnet, daß ein Petrolkoks mit einer maximalen Korngröße von 0,5 mm verwendet wird.

7· Porsteritstein, hergestellt nach dem Verfahren eines der vorhergehenden Ansprüche.

8. Porsteritstein nach Anspruch 7? dadurch gekennzeichnet, daß er ein Haumgewicht von - 2,0 g/cnr besitzt.

9- Porsteritstein nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Wärmeleitfähigkeit von < 0,9 W/m K besitzt. 30

35