DE3210140C2 - Verfahren und dessen Anwendung zur Herstellung von Forsteritsteinen mit geringem Raumgewicht und geringer Wärmeleitfähigkeit - Google Patents
Verfahren und dessen Anwendung zur Herstellung von Forsteritsteinen mit geringem Raumgewicht und geringer WärmeleitfähigkeitInfo
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Abstract
Die vorliegende 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. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, 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. Weiterhin betrifft die Erfindung, die nach dem Verfahren hergestellten Forsteritsteine, die besonders vorteilhafte Eigenschaften besitzen, insbesondere als alkalibeständige Leichtsteine und als für Futterauskleidungen von Drehrohröfen geeignete, alkalibeständige Verschleißmaterialien.
Description
a) 5 bis 40 Gew.-Teile Koksgrieß ode. körnigen
Petrolkoks, und
b) 0 bis 15 Gew.-Teile Kalksteinmehl und/oder Mehl von ungebranntem Dolomit
enthält verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 10 bis 30 Gew.-Teile Koksgrieß oder
körniger Petrolkoks verwendet werden.
3. 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 Olivin, Serpentin
oder Talk in der Maximalkorngröße 1,0 mm verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Koksgrieß
mit einer maximalen Korngröße von 2,0 mm verwendet wird.
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. Anwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung von
Forsteritsteinen mit einem Raumgewicht von < 2,0 g/cm3.
8. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Herstellung von Forsteritsteinen
mit einer Wärmeleitfähigkeit von < 0,9 W/m K.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Forsteritsteinen mit geringem Raumgewicht und
geringer Wärmeleitfähigkeit 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.
Forsteritsteine werden für zahlreiche Anwendungen auf dem Feuerfestgebiet eingesetzt, siehe z. B. Lueger,
Lexikon der Technik, Fachband Hüttentechnik, Band 2, Seiten 216/217 (1972) und Harders-Kienow, Feuerfestkunde,
Seiten 760—764 (1960); beispielhafte Anwendungen solcher Forsteritsteine sind die Hintermauerung
von Glaswannen sowie die Verwendung als Ofenfutter für Drehrohrofen, insbesondere im Calcinierbereich von
Zement-Drehrohröfen. Wie in der zuvor genannten Literaturstelle von Harders-Kienow angegeben ist, bestehen
solche Forsteritsteine überwiegend aus Forsterit, 2 MgO - S1O2, und werden überwiegend aus Olivingestein
als Ausgangsmaterial hergestellt Zur Herstellung solcher Forsteritsteine 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 DE-PS 7 15 715. In dieser DE-PS 7 15 715 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 Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von verbesserten
Forsteritsteinen mit geringem Raumgewicht und geringer Wärmeleitfähigkeit
Zur Lösung dieser Aufgabe dient das erfindungsgemäße Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist daß ein Versatz verwendet wird, der auf 100 Gew.-Teile Feststoffe
Zur Lösung dieser Aufgabe dient das erfindungsgemäße Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist 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.
Nach dem Verfahren werden Forsteritsteine erhalten, welche eine verbesserte Alkalibeständigkeit und eine
bessere Verschleißfestigkeit als vorbekannte Leichtsteine besitzen und außerdem eine hohe Temperaturwechselbeständigkeit
(TWB) haben.
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 mm
beträgt, wodurch eine erhebliche Verbesserung der Kaltdruckfestigkeit (KDF) 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 mm. 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 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 Raumgewicht von < 2,0 g/cm3 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 feingemahlenes Chromerz zugesetzt werden kann. Als übliche
Bindemittel werden entweder organische Bindemittel wie Sulfitablauge 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 UIlmann,
Encyklopädie 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/mm2 angewandt. Die gepreßten Rohlinge werden dann getrocknet, üblicherweise bei Temperaturen zwisehen
110 und 180° C, und anschließend bei Temperaturen
oberhalb von HOO0C 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 Kalksteinmehl und/oder Dolomitmehl 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. Falls die Forsteritsteine daher als Verschleißmaterial, z. B. als Futter in Drehrohröfen, eingesetzt
werden, ist ein Zusatz von Kalksteinmehl besonders vorteilhaft. Das Kalksteinmehl, d. h. Mehl aus in der
Hauptsache CaCO3, und/oder das Mehl von ungebranntem Dolomit, d. h. in der Hauptsache MgCC>3 · CaCO3,
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.
Ein wesentlicher Vorteil der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Forsteritsteine ist ihre
sehr gute Alkalibeständigkeit und ihre hohe mechanische Festigkeit im Vergleich zu anderen bekannten Isoliersteinen,
so daß die erfindungsgemäßen Forsteritsieine als Verschleißmaterial eingesetzt werden können,
insbesondere in Zementdrehrohröfen. Insbesondere besitzen die erfindungsgemäßen Forsteritsteine eine längere
Lebensdauer als vorbekannte, alkaliempfindliche Schamotte-Leichtsteine, die weiterhin im Gegensatz zu
den erfindungsgemäßen Forsteritsteinen 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 folgende Arbeitsweise angewandt wurde:
Es wurde ein Versatz, wie er in den folgenden Beispielen angegeben ist, hergestellt dieser Versatz wurde in
einem üblichen Mischer zunächst für etwa 5 Minuten trocken vorgemischt, dann wurden das Bindemittel in
Form einer 5Ogew.-°/oigen Lösung einer Sulfitablauge sowie das Wasser zugesetzt und für weitere 10 Minuten
gemischt Anschließend wurden in üblicher Weise Steine geformt und diese in einer Spengler-Presse bei einem
Preßdruck von 60 N/mm2 unter einmaliger Entlüftung bei 30 N/mm2 gepreßt, anschließend bei 120° C getrocknet
und im Ringofen bei 1450° C gebrannt
Es wurde ein Grundversatz aus 80 Gew.-Teilen Olivingestein
mit einer Korngröße bis zu 1,6 mm, 10 Gew.-Teilen Olivinmehl mit einer Korngröße bis zu
0,1 mm und 10 Gew.-Teilen Sintermagnesia mit einer Korngröße von bis zu 0,1 mm verwendet Zu diesem
Grund versatz wurden noch 10 Gew.-Teile Koksgrieß mit einer Korngröße bis zu 1,5 mm zugesetzt Diese
Mischung wurde mit 2,2 Gew.-Teilen 50%iger Sulfitablauge 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.
Es wurde der in Beispiel 1 angegebene Grundversatz verwendet wobei in diesem Fall jedoch 20 Gew.-Teile
Koksgrieß mit einer Korngröße bis zu 1,5 mm sowie 2,4 Gew.-Teile (50%ige Lösung) Sulfitablauge verwendet
wurden. Der Wasserzusatz betrug wie bei allen Beispielen mit Sulfitablauge 2 Gew.-Teile, sonst 3 Gew.-Teile.
Die Eigenschaften der hergestellten Steine sind ebenfalls in der folgenden Tabelle angegeben.
Es wurde der in Beispiel 1 angegebene Grundversatz mit 30 Gew.-Teilen Koksgrieß mit einer Korngröße bis
zu 1,5 mm sowie 2,6 Gew.-Teilen Sulfitablauge (5O°/oig)
versetzt und hieraus Steine hergestellt. Die Eigenschaften dieser Steine sind ebenfalls in der folgenden Tabelle
angegeben.
Es wurde die Arbeitsweise von Beispiel 1 wiederholt, wobei hier jedoch anstelle des Koksgrieß 10 Gew.-Teile
Petrolkoks mit einer Korngröße bis zu 0,2 mm verwendet wurden.
Die Eigenschaften der so hergestellten Steine sind ebenfalls in der folgenden Tabelle angegeben.
Es wurde die Arbeitsweise von Beispiel 2 wiederholt, wobei jedoch anstelle des Koksgrieß 20 Gew.-Teile Pe-
irolkoks mit einer Korngröße bis zu 0,2 mm verwendet
wurden.
Die Eigenschaften dieser Steine sind in der folgenden
Tabelle angegeben.
Es wurde der in Beispiel 1 verwendete Grundversatz mit 10 Gew.-Teilen Koksgrieß mit einer Korngröße bis
zu 1,5 mm und 10 Gew.-Teilen Kalksteinmehl mit einer Korngröße bis zu 0,1 mm sowie 2,4 Gew.-Teilen Sulfitablauge
(50%ig) versetzt und hieraus Steine hergestellt
Diese Steine zeigten besonders gute mechanische Festigkeit, so daß sie vorteilhafterweise als Verschleißmaterial,
z. B. Futtermaterial in Drehrohrofen, eingesetzt werden können.
Es wurde die Arbeitsweise von Beispiel 6 wiederholt, wobei in diesem Falle jedoch 20 Gew.-Teile Koksgrieß
mit einer Korngröße bis zu 1,5 mm sowie 2,6 Gew.-Teile Sulfitablauge (50%ig) verwendet wurden. Die so hergestellten
Steine besaßen gute mechanische Eigenschaftswerte.
Es wurde ein Grundversatz verwendet, der aus 50 Gew.-Teilen Olivin mit einer Korngröße bis zu I1O mm,
40 Gew.-Teilen Olivinmehl und 10 Gew.-Teilen Sintermagnesia bestand. Olivinmehl und Sintermagnesia lagen
in einer Korngröße bis zu 0,1 mm vor.
Zu diesem Grundversatz wurden 10 Gew.-Teile Koksgrieß mit einer Korngröße bis zu 1,5 mm sowie 2,2
Gew.-Teile Sulfitablauge (5O°/oig) zugesetzt und hieraus Steine hergestellt. Die hergestellten Steine hatten deutlich
höhere KDF-Werte als die nach Beispiel 1 hergestellten Steine.
40
Es wurde der in Beispiel 8 verwendete Grundversatz mit 10 Gew.-Teilen Koksgrieß mit einer Korngröße bis
zu 1,5 mm und 10 Gew.-Teilen Kalksteinmehl mit einer Korngröße bis zu 0,1 mm sowie 2,4 Gew.-Teilen Sulfitablauge
(50%ig) versetzt und hieraus Steine hergestellt. Die hergestellten Steine hatten größere mechanische
Festigkeit als Steine des Beispiels 6.
50
| Beispiel | Raum | KDF | Wärmeleit |
| gewicht | (N/mm2) | fähigkeit | |
| (g/cm3) | (W/m K) 55 | ||
| 1 | 2,14 | 9,6 | 0,85 |
| 2 | 1,86 | 4,1 | 0,70 |
| 3 | 1,64 | 2,1 | _ |
| 4 | 2,15 | 8,0 | 0,82 60 |
| 5 | 1,86 | 2,2 | 0,60 |
| 6 | 2,05 | 24 | |
| 7 | 1,81 | 10 | |
| 8 | 2,16 | 17 |
9 2,13 34
KDF = Kaltdruckfestigkeit
Claims (1)
1. Verfahren zur Herstellung von Forsteritsteinen mit geringem Raumgewicht und geringer Wärmeleitfähigkeit
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, der auf 100
Gew.-Teile Feststoffe
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