DE3610586A1 - Bindemittel fuer ein feuerfestes material und dieses bindemittel enthaltendes feuerfestes produkt - Google Patents

Bindemittel fuer ein feuerfestes material und dieses bindemittel enthaltendes feuerfestes produkt

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Description

Die Erfindung betrifft ein Bindemittel für ein feuerfestes Material, sowie ein dieses Bindemittel enthaltendes feuerfestes Produkt.
Feuerfeste Produkte zum Auskleiden von Ofenwänden wurden häufig durch Sprühen aufgetragen und die Sprühmethode ist oft angewendet worden, um solche Ofenwände auszubessern. Zu diesem Zweck angewendete feuerfeste Produkte enthalten Bindemittel, die aus Phosphaten, Aluminiumoxidzementen und/oder kristallinen Calciumaluminaten in Pulverform jeweils für sich oder einer Kombination dieser Materialien bestehen.
Obwohl es normalerweise möglich war, die bekannten feuerfesten Produkte durch Sprühen auf die Ofenwand aufzubringen, wenn die Temperatur des Ofens im Bereich von Raumtemperatur lag, konnten doch diese Materialien nicht unter Bildung einer zufriedenstellenden unversehrten Auskleidung aufgetragen werden, wenn der Ofen sich noch bei hoher Temperatur befand. Wenn die üblichen feuerfesten bzw. schwerschmelzbaren Produkte auf die Ofenwände gesprüht werden, die sich noch bei erhöhter Temperatur befinden, schälen sich die aufgesprühten feuerfesten Produkte häufig wegen der abrupten Verdampfung des in ihnen enthaltenen Wassers ab, wobei Flecken und Defekte verbleiben, die nicht durch die feuerfeste Auskleidung bedeckt sind. Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist es erforderlich, den Ofen während einer langen Ruhezeit, beispielsweise drei Tage oder sogar mehr abzukühlen, bis er für die Reparatur bereit ist. Trotzdem haben die üblichen feuerfesten Produkte noch den Nachteil, daß sie unzureichende Feuerfestigkeit und schlechtes Haftvermögen haben, so daß sie in situ während langer Zeit stehen müssen, nachdem sie auf die Ofenwand aufgetragen worden sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bindemittel für ein feuerfestes Material (hochtemperaturbeständiges bzw. schwerschmelzbares Material) zur Verfügung zu stellen, welches in hohem Maß mit raschem Abbindevermögen ausgestattet ist und daher selbst dann einen fest an der Ofenwand anhaftenden feuerfesten Überzug bildet, ohne daß Abschälen oder Abblättern auftritt wenn die Anwendung unter Hochdrucktemperaturbedingungen stattfindet, und eine feuerfeste (Ver)bindung mit Hilfe eines solchen Bindemittels zu schaffen.
Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, ein Bindemittel für ein feuerfestes Material zur Verfügung zu stellen, welches zu einem feuerfesten Produkt mit hoher Temperaturbeständigkeit führt, und eine feuerfeste Bindung bzw. Verbindung mit Hilfe dieses Bindemittels zu schaffen.
Außerdem ist es Gegenstand der Erfindung, ein Bindemittel für ein feuerfestes Material zur Verfügung zu stellen, welches ein feuerfestes Produkt bildet, das rasch hohe Festigkeit aufweist, so daß zufriedenstellende Wirksamkeit selbst dann erreicht werden kann, wenn der Anteil des Bindemittels relativ gering ist, und es ist ferner Aufgabe der Erfindung, eine schwerschmelzbare Verbindung mit Hilfe eines solchen Bindemittels zu schaffen.
Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein Bindemittel für ein feuerfestes Material zur Verfügung zu stellen, welches durch ein Sprühverfahren aufgetragen werden kann, wobei nur ein geringer Anteil abprallt, so daß eine äußerst hohe Betriebswirksamkeit erzielt wird. Es ist außerdem Aufgabe der Erfindung, eine feuerfeste Verbindung mit einem solchen Bindemittel zu erzeugen.
Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein wirtschaftliches Bindemittel für ein feuerfestes Material zu schaffen, welches mit hoher Produktionswirksamkeit hergestellt werden kann, und eine feuerfeste Verbindung mit einem solchen Bindemittel zu schaffen.
Die vorstehenden und andere erfindungsgemäße Aufgaben werden durch die nachstehend beschriebenen Erfindungsgegenstände gelöst.
Das erfindungsgemäße Bindemittel für ein feuerfestes Material enthält als Hauptbestandteil ein Calciumaluminat, welches aus der Gruppe aus amorphen Calciumaluminaten. die jeweils eine Zusammensetzung gemäß CaO + Al2O3, CaO + 2Al2O3, 3CaO + Al2O3, 3CaO + 3Al2O3 + CaF2, 11CaO + 7Al2O3 + CaF2 und 12CaO + 7Al2O3 aufweisen, der kristallinen Calciumaluminate einer Zusammensetzung 3CaO + 3Al2O3 + CaSO4, der amorphen Calciumaluminate der Zusammensetzung 3CaO + 3Al2O3 + CaSO4 und der Gemische dieser Materialien ausgewählt ist.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein feuerfestes Produkt, das ein feuerfestes Material und ein Bindemittel für dieses feuerfeste Material umfaßt, wobei das Bindemittel als Hauptbestandteil ein Calciumaluminat, welches aus der Gruppe der amorphen Calciumaluminate, die jeweils eine Zusammensetzung gemäß CaO + Al2O3, 3CaO + Al2O3, 3CaO + 3Al2O3 + CaF2, 11CaO + 7Al2O3 + CaF2 und 12CaO + 7Al2O3 aufweisen, der kristallinen Calciumaluminate einer Zusammensetzung 3CaO + 3Al2O3 + CaSO4, der amorphen Calciumaluminate der Zusammensetzung 3CaO + 3Al2O3 + CaSO4 und der Gemische dieser Materialien ausgewählt ist, enthält.
Die Erfindung wird nachstehend ausführlicher beschrieben.
Das erfindungsgemäß zur Verfügung gestellte Bindemittel für ein feuerfestes Material enthält ein Calciumaluminat, das unter amorphen Calciumaluminat gemäß der vorstehenden und in den Ansprüchen gegebenen Definition ausgewählt ist, und ein kristallines Calciumaluminat, das ebenfalls der vorstehenden und anspruchsgemäß gegebenen Definition entspricht oder Gemische dieser Materialien. Die amorphen Calciumaluminate, die als Hauptbestandteil des erfindungsgemäßen Bindemittels vorhanden sein können, umfassen solche der Zusammensetzungen CaO + Al2O3, CaO + 2Al2O3, 3CaO + Al2O3, 3CaO + 3Al2O3 + CaF2, 11CaO + 7Al2O3 + CaF2, 12CaO + 7Al2O3 um deren Gemische, sowie ein amorphes Calciumaluminat der Zusammensetzung 3CaO + 3Al2O3 CaSO4 oder dessen Gemische. Das kristalline Calciumaluminat, das ebenfalls für die Zwecke der Erfindung geeignet ist, ist ein Material der Zusammensetzung 3CaO + 3Al2O3 +CaSO4.
Jedes der Calciumaluminate der Zusammensetzungen entsprechend CaO + Al2O3, CaO + 2Al2O3, 3CaO + Al2O3, 3CaO + 3Al2O3 + CaF2, 11CaO + 7Al2O3 + CaF2, 12CaO + 7Al2O3 und 3CaO + 3Al2O3 + CaSO4 kann hergestellt werden, indem die entsprechenden Materialien bei einer Temperatur von nicht weniger als 1000°C, vorzugsweise nicht weniger als 1400°C, geschmolzen und danach die geschmolzene Masse auf eine Temperatur unterhalb der Kristallisationstemperatur abgeschreckt wird, indem die geschmolzene Masse mit einem Kühlmedium in Kontakt gebracht wird, wie Druckluft oder Wasser, so daß ein amorphes Calciumaluminat gebildet wird. Der Grad der amorphen Struktur kann erhöht werden, wenn das Ausgangsmaterial für das amorphe Calciumaluminat vollkommen geschmolzen und wenn die Abschreckgeschwindigkeit erhöht wird. Es ist daher wünschenswert, daß rasches Abschrecken erfolgt, indem die geschmolzene Masse mit einer großen Menge eines Kühlmediums innerhalb einer Abschreckzeit von nicht mehr als 5 Sekunden, insbesondere nicht mehr als 1 Sekunde, in Berührung gebracht wird, so daß in dieser Zeit das Abschrecken auf eine Temperatur von nicht höher als 500°C, vorzugsweise nicht höher als 100°C, erfolgt. Wenn auch eine geringe Menge, beispielsweise von 5 Gewichtsprozent oder weniger, eines den Schmelzpunkt erniedrigenden Mittels, wie ein Halogenid (z. B. CaF2), oder eine Borverbindung, wie Borax, zugesetzt werden kann, um eine perfekt geschmolzene Masse zu erhalten und damit die Bildung einer amorphen Masse beschleunigt werden kann, wird bevorzugt, die Menge des zugesetzten Schmelzpunkt-Erniedrigungsmittels so klein wie möglich zu halten.
Bei der Herstellung eines amorphen Calciumaluminats der Zusammensetzung 3CaO + 3Al2O3 + CaSO4 ist es wünschenswert, daß das Ausgangsmaterial bei einer Temperatur von 1300 bis 1400°C geschmolzen wird, da sich das vorstehend erwähnte Calciumaluminat bei 1500 bis 1600°C zersetzt, und daß das Abschrecken bei extrem hoher Geschwindigkeit erfolgt, beispielsweise durch Einblasen einer großen Menge eines Kühlmediums in das System, um den Glasgehalt zu erhöhen.
Es ist wünschenswert, daß der Glasgehalt des amorphen Calciumaluminats im allgemeinen nicht weniger als 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise nicht weniger als 90 Gewichtsprozent,und insbesondere 100 Gewichtsprozent, beträgt. Der Glasgehalt eines gewissen amorphen Calciumaluminats wird bestimmt, indem die Höhe der Maxima in dem Röntgenbeugungsspektrum, erhalten durch Röntgenbeugungs- Spektrometrie des herzustellenden amorphen Calciumaluminats, welches rasch abgeschreckt wurde, mit der Höhe der Maxima im Röntgenbeugungsspektrum eines perfekt kristallisierten Calciumaluminats verglichen wird, welches durch Abkühlen einer geschmolzenen Masse in einer Kühlgeschwindigkeit von nicht mehr als 10°C pro Minute bis zum Erreichen einer Temperatur der Masse von 500°C erhalten wurde.
Aus den erhaltenen Ergebnissen wird der Glasgehalt dann nach folgender Gleichung errechnet
Das kristalline Calciumaluminat der Zusammensetzung 3CaO + 3Al2O3 + CaSO4 kann hergestellt werden, indem das Material bei einer Temperatur von nicht weniger als 1000°C, vorzugsweise bei einer Temperatur von 1300 bis 1400°C, geschmolzen und danach abgekühlt wird. Der Kristallisationsgrad kann durch Röntgenbeugungs-Spektrometrie überprüft werden.
Zur Herstellung der amorphen und kristallinen Calciumaluminate der vorstehend definierten Zusammensetzungen werden eine CaO-Quelle, wie gebrannter Kalk, eine Al2O3-Quelle, wie Bauxit oder Aluminiumoxid, und eine CaSO4-Quelle, wie wasserfreies Calciumsulfat in einem durch die vorstehend definierten Zusammensetzungen festgelegten Molverhältnis miteinander vermischt und das Gemisch wird dann durch Erhitzen in einem Elektroofen, Schachtofen, Herdofen oder einem anderen üblichen Ofen geschmolzen und anschließend entweder abgeschreckt oder langsam abgekühlt.
Das Calciumaluminat wird in Pulverform eingesetzt. Die spezifische Oberfläche (Blaine-Wert) des pulverförmigen Calciumaluminats sollte im allgemeinen nicht weniger als 2000 cm2/g betragen und vorzugsweise im Bereich von 4000 bis 7000 cm2/g liegen. Pulverförmiges Calciumaluminat mit extrem feiner Teilchengröße verursacht Schwierigkeiten durch Staubbildung, während pulverförmiges Calciumaluminat mit zu grober Teilchengröße nachteilig ist, weil die Reaktionsaffinität erniedrigt wird, wodurch eine Verminderung der Anfangsfestigkeit und des Haftvermögens verursacht wird.
Es wird bevorzugt, daß die Menge an Calciumaluminat, die in dem erfindungsgemäßen Bindemittel für ein feuerfestes Material vorliegt, so hoch wie möglich ist, wobei der bevorzugte Gehalt im allgemeinen nicht weniger als 50 Gewichtsprozent, insbesondere nicht weniger als 70 Gewichtsprozent, beträgt.
Zu Beispielen für Materialien für Bindemittel, die zusammen mit den Calciumaluminaten verwendet werden, um das feuerfeste Material zu binden, gehören Aluminiumoxidzemente, verschiedene Phosphate, wie Aluminiumphosphat, Alkalisilicate, wie Natriumsilicat und verschiedene Zemente, wie Portlandzemente. Diese von Calciumaluminat verschiedenen Materialien können bei der Herstellung eines feuerfesten Produkts mit dem erfindungsgemäßen Bindemittel vermischt werden. Der Anteil des Bindemittels für das feuerfeste Material kann im allgemeinen im Bereich von 2 bis 40 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 5 bis 20 Gewichtsprozent, liegen, wobei ein feuerfestes Produkt mit zufriedenstellender Hochtemperaturbeständigkeit gebildet wird. Wenn der Anteil des Bindemittels weniger als 2 Gewichtsprozent beträgt, ist die Bindefestigkeit verschlechtert, wenn andererseits der Gehalt an Bindemittel mehr als 40 Gewichtsprozent beträgt, wird die Hochdrucktemperaturbeständigkeit des gebildeten feuerfesten Produkts vermindert.
Im Hinblick auf feuerfeste Materialien, die in Kombination mit dem erfindungsgemäßen Bindemittel eingesetzt werden können, besteht keine spezielle Beschränkung. So eignen sich besonders Materialien auf Basis von Aluminiumoxid, Materialien auf Basis von Siliciumdioxid, Materialien auf Basis von Aluminiumoxid-Siliciumdioxid, Materialien auf Basis von Magnesiumoxid, Materialien auf Basis von Zirkoniumoxid und Materialien auf Basis von Siliciumcarbid. Die spezielle Art des feuerfesten Materials und dessen Teilchengröße können unter Berücksichtigung der praktischen Durchführung des Sprühvorgangs und der Festigkeit gewählt werden, die zur Anwendung des feuerfesten Produkts bei der zu erwartenden Anwendungstemperatur notwendig ist.
Nachstehend wird ein beispielhaftes Verfahren zur Sprühbeschichtung mit dem erfindungsgemäßen feuerfesten Material beschrieben.
Das erfindungsgemäße Bindemittel für ein feuerfestes Material wird mit dem zu verwendenden feuerfesten Material vermischt. Das Gemisch wird pneumatisch einer Sprühvorrichtung zugeleitet, unmittelbar vor dem Versprühen mit Wasser versetzt und das aus Bindemittel, feuerfestem Material und Wasser bestehende Gemisch wird auf die Ofenwand oder eine andere Oberfläche aufgesprüht, die mit einem feuerfesten Überzug beschichtet werden soll. Wenn eine übermäßig große Menge an Wasser zugesetzt wird, kann die Ausbildung der Festigkeit nach dem Aufsprühen in unerwarteter Weise durch Verdampfen von Wasser vermindert werden, was zu einer verschlechterten Haftfähigkeit und infolgedessen Abschälen oder Abfallen des durch Sprühen aufgetragenen Überzugs führt. Wenn im Gegensatz dazu die Menge des zugesetzten Wassers zu gering ist, wird die Menge des rückprallenden Materials in unerwünschter Weise erhöht. Es wird daher bevorzugt, daß die in dieser Stufe zugesetzte Wassermenge so klein wie möglich gehalten wird und vorzugsweise im Bereich von etwa 5 bis 20 Gewichtsprozent liegt. In dieser Stufe ist zu bevorzugen, ein Wasser-Verminderungsmittel, wie eine Verbindung des Ligninsulfonatsystems, zuzusetzen, um die in dieser Stufe zugesetzte Wassermenge zu vermindern. Eine besonders bevorzugte Verbindung wirkt als Weichmacher, wie ein durch Kondensationspolymerisation von Naphthalinsulfonsäure und Formaldehyd erhaltenes Produkt.
Andere Additive, die gewöhnlich den für ähnliche Anwendungszwecke bestimmten Zusammensetzungen zugefügt werden, können auch für die erfindungsgemäßen feuerfesten Materialien eingesetzt werden. Zu Beispielen für solche übliche Additive gehören Verzögerungsmittel, wie organische Säuren, einschließlich Hydroxycarbonsäuren, und Alkalicarbonate, wie Natriumcarbonat oder Natriumbicarbonat.
Es ist außerdem vorteilhaft, feinpulverisiertes siliciumdioxidhaltiges oder aluminumoxidhaltiges Material, wie pulverförmiges Kieselsäuremehl oder Aluminiumoxid-Pulver zuzusetzen, um die Hochtemperaturfestigkeit des gebildeten Überzugs zu erhöhen oder um die Menge des in der Sprühstufe abprallenden Materials zu verringern.
Außerdem können gemeinsam mit dem erfindungsgemäßen Bindemittel zusätzlich übliche Bindemittel für feuerfeste Materialien angewendet werden, wie Aluminiumoxidzemente, Phosphate und Silicate.
Das erfindungsgemäße Bindemittel für ein feuerfestes Material und das dieses Bindemittel enthaltende feuerfeste Produkt können nicht nur durch Sprühbeschichten, sondern auch durch Gießverfahren und Formstampfverfahren angewendet werden. Den Materialien kann gegebenenfalls ein Verzögerungsmittel zugesetzt werden, was erforderlichenfalls während dieser Verarbeitungs-Prozesse erfolgt.
Die Erfindung wird nachstehend ausführlicher unter Bezugnahme auf die nachstehenden Beispiele beschrieben.
In den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen steht C für CaO, A für Al2O3 und für SO3, während A-CA ein amorphes Calciumaluminat bedeutet.
Beispiel 1
Aus einem Gemisch aus gelöschtem Kalk (Reinheit 98%) und Aluminiumoxid (Reinheit 97%) wurde eine durch die Formel C12A7 charakterisierte CA-Zusammensetzung in einem Elektroofen bei 1700°C geschmolzen und das geschmolzene Gemisch wurde dann durch Einblasen von Druckluft von 5 kg/cm2 innerhalb einer Sekunde rasch auf eine Temperatur unter 500°C abgekühlt, wobei A-CA erhalten wurde. Das so gebildete A-CA wurde pulverisiert bis zum Erreichen eines Blaine-Werts von 5700 cm2/g und 7 Gewichtsteile des pulverisierten A-CA wurden mit 3 Gewichtsteilen Aluminiumoxidpulver, 7 Gewichtsteilen Siliciumdioxid- Mehl und 100 Gewichtsteilen eines bis zu einer Teilchengröße von weniger als 5 mm pulverisierten Magensiumoxid- Klinkers vermischt. Das Gemisch wurde pneumatisch über eine Entfernung von 50 m einer Sprühvorrichtung mit der Handelsbezeichnung "Modell 260" der Aliva Co. zugeleitet und an einem Punkt 5 m vor der Sprühduese in einer solchen Rate mit Wasser vermischt, daß 100 Gewichtsteile des Gemisches mit 12 Gewichtsteilen Wasser versetzt wurden. Das mit Wasser vermischte Gemisch wurde auf eine Oberfläche einer aus feuerfesten Ziegeln hergestellten Wand, die eine Fläche von 30 m2 hatte und bei einer Durchschnittstemperatur von 327°C gehalten wurde, aufgesprüht.
Die feuerfeste Zusammensetzung dieses Beispiels verfestigte sich sofort nach dem Aufsprühen auf die Wand, ohne daß wesentliches Abschälen oder Abblättern auftrat und beim Aufsprühen war der zurückprallende Anteil sehr gering und betrug 8 Gewichtsprozent.
Die Wand konnte innerhalb von zwei Stunden wieder in einen anwendungsfähigen Zustand gebracht werden.
Vergleichsbeispiel 1
Eine Zusammensetzung wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Abänderung, daß ein Zement mit dem Handelsnamen High Alumina Cement der Denki Kagaku Kogyo K. K. anstelle des A-CA verwendet wurde, dem 2 Gewichtsteile eines handelsüblichen Calciumhydroxids als Raschabbindemittel zugesetzt worden waren. Das Gemisch wurde auf die gleiche Wandoberfläche wie in Beispiel 1 nach der in Beispiel 1 durchgeführten allgemeinen Verfahrensweise aufgesprüht.
Dabei zeigte sich, daß die Zusammensetzung dieses Vergleichsbeispiels nicht für praktische Anwendungszwecke geeignet war, da häufiges Abschälen oder Abblättern des aufgesprühten Überzugs verursacht wurde, sobald die Temperatur der Wand oberhalb 100°C lag.
Beispiel 2
Die in Beispiel 1 beschriebene Verfahrensweise wurde wiederholt, mit der Abänderung, daß geschmolzene Massen aus solchen Gemischen gebildet wurden, der Zusammensetzung durch eine der nachstehenden Formeln charakterisiert ist: CA2, C3A, C3A3 + CaF2 und C11A7 + CaF2, wobei die Massen durch Erhitzen auf 1800°C geschmolzen wurden und die geschmolzenen Massen innerhalb einer Sekunde auf weniger als 500°C abgeschreckt wurden.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1
Beispiel 3
Unter Anwendung der gleichen Materialien wie in Beispiel 1 wurden Zusammensetzungen mit den in Tabelle 2 gezeigten Glasgehalten hergestellt, indem der Druck der zum Kühlen verwendeten Druckluft und damit die Kühlrate variiert wurden. Die weiteren Bedingungen und Verfahrensschritte waren die gleichen wie in Beispiel 1.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2
Beispiel 4
Die gleiche Verfahrensweise wie in Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Abänderung, daß die A-CA gemäß Beispiel 1 in der in Tabelle 3 gezeigten Weise abgeändert wurden.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
Tabelle 3
Beispiel 5
Die gleiche Verfahrensweise wie in Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Abänderung, daß der Mischungsanteil des in Beispiel 1 hergestellten A-CA auf 4, 6, 12 bzw. 27 Gewichtsteile abgeändert wurde, wie in Tabelle 4 gezeigt ist. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 4 gezeigt.
Tabelle 4
Beispiel 6
Ein Aluminiumoxidzement wurde in einem Elektroofen bei 1800°C geschmolzen und Druckluft unter 5 kg/cm2 wurde in die geschmolzene Masse eingeblasen, um diese rasch innerhalb einer Sekunde auf 500°C abzukühlen. Auf diese Weise ein A-CA hergestellt. Das A-CA wurde bis zum einem Blaine- Wert von 5500 cm2/g pulverisiert und 7 Gewichtsteile des pulverförmigen A-CA, 3 Gewichtsteile pulverförmiges Aluminiumoxid, 7 Gewichtsteile Siliciumdioxid-Mehl und 100 Gewichtsteile eines bis zu einer Teilchengröße von weniger als 5 mm zerkleinerten Magnesiumoxid-Klinkers wurden miteinander vermischt. Während des Verfahrens wurde ein Teil der geschmolzenen Masse entnommen und durch Röntgenbeugungs-Spektrometrie geprüft, um sicherzustellen, daß die geschmolzene Masse 90 Gewichtsprozent des amorphen CA enthielt.
Das Gemisch wurde pneumatisch über eine Entfernung von 50 m einer Sprühvorrichtung "Modell 260" der Aliva Co. zugeleitet und 5 m vor der Düse in einem solchen Mischungsverhältnis mit Wasser vermischt, daß 100 Gewichtsteile des Gemisches mit 12 Gewichtsteilen Wasser versetzt wurden. Das mit Wasser versetzte Gemisch wurde auf die 15 m2 große Fläche der Oberfläche einer aus feuerfesten Ziegeln hergestellten Wand, die bei einer Durchschnittstemperatur von 315°C gehalten wurde, aufgesprüht.
Die feuerfeste Zusammensetzung dieses Beispiels verfestigte sich sofort nach dem Aufsprühen auf die Wand, ohne daß im wesentlichen Abschälen oder Abblättern auftrat. Darüberhinaus konnte das Aufsprühen mit einem extrem kleinen Anteil an rückgepralltem Material von 9 Gewichtsprozent durchgeführt werden.
Die Wand konnte auf diese Weise innerhalb von zwei Stunden wieder in den für ein feuerfestes Material gebrauchsfertigen Zustand gebracht werden.
Beispiel 7
Die gleiche Verfahrensweise wie in Beispiel 6 wurde wiederholt, mit der Abänderung, daß das in Beispiel 6 hergestellte A-CA so pulverisiert wurde, daß die in Beispiel 5 angegebenen Werte für die Menge des zurückgeprallten Materials erhalten wurden.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt.
Tabelle 5
Beispiel 8
Die gleiche Verfahrensweise wie in Beispiel 6 wurde wiederholt, mit der Abänderung, daß der Mischungsanteil des A-CA, das in Beispiel 6 hergestellt wurde, auf 4, 6, 12 bzw. 27 Gewichtsteile abgeändert wurde, wie in Tabelle 6 gezeigt ist. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 6 gezeigt.
Tabelle 6
Beispiel 9
Gemische wurden unter Verwendung von gelöschtem Kalk als CaO-Quelle, von Bauxit als Al2O3-Quelle und von wasserfreiem Calciumsulfat als CaSO4-Quelle hergestellt. Jedes der verwendeten Ausgangsmaterialien war vor dem Vermischen pulverisiert worden.
Die Ergebnisse der quantitativen Analysen der jeweiligen Roh- oder Ausgangsmaterialien sind in Tabelle 7 gezeigt.
26,3 kg gelöschter Kalk, 52,9 kg Bauxit und 20,8 kg wasserfreies Calciumsulfat wurden vermischt und pulverisiert, und aus dem erhaltenen Gemisch wurden Pellets durch Formpressen hergestellt. Die so hergestellten Pelletts wurden in einem Siliconit-Elektroofen eine Stunde bei 1300°C calciniert, wobei ein kristalliner Klinker, charakterisiert durch die Formel C4A3 mit der in Tabelle 8 gezeigten Zusammensetzung erhalten wurde.
Der calcinierte Klinker wurde zu einem feinen Pulver mit einem Blaine-Wert von 4500 cm2/g pulverisiert. 8 Gewichtsprozent des calcinierten und pulverisierten Klinkers wurden mit 4 Gewichtsprozent eines Aluminiumoxidpulvers (Produkt der Sumitomo Chemical Co., Ltd.), 8 Gewichtsprozent eines mit Eisenstaub legierten Siliciumdioxid-Mehls und 80 Gewichtsprozente eines Magnesiumoxid-Klinkers, der bis zu einer Korngröße von weniger als 5 mm zerkleinert worden war, vermischt.
Das Gemisch wurde pneumatisch in einer Sprühvorrichtung "Modell 260" der Aliva Co. über eine Entfernung von 50 m gefördert und 5 m vor der Düse mit eingespritztem Wasser in einer solchen Rate versetzt, daß 100 Gewichtsteile des Gemisches mit 12 Gewichtsteilen Wasser versetzt wurden. Das durch Einblasen von Wasser erhaltene Gemisch wurde auf die Oberfläche einer aus feuerfesten Ziegeln hergestellten Wand mit einer Fläche von 30 m2, die bei einer Durchschnittstemperatur von 327°C gehalten wurde, aufgesprüht.
Die feuerfeste Zusammensetzung dieses Beispiels verfestigte sich sofort nach dem Aufsprühen auf die Wand, ohne daß im wesentlichen Abschälen oder Abblättern auftrat und beim Aufsprühen prallte nur eine extrem geringe Menge von 7 Gewichtsprozent zurück.
Die Wand konnte innerhalb etwa 2,5 Stunden nach dem Sprühbeschichten mit der feuerfesten Zusammensetzung wieder in den gebrauchsfähigen Zustand gebracht werden.
Tabelle 7
Quantitative Analyse (Gewichtsprozent)
Tabelle 8
Quantitative Analyse eines calcinierten C4A3 (Gewichtsprozent)
Beispiel 10
In der in Beispiel 9 beschriebenen Weise wurden die in Tabelle 9 angegebenen Materialien miteinander vermischt, wobei die Zusammensetzungen (Versuche 2 bis 9) erhalten wurden, die in Tabelle 9 angegeben sind. Jede der so hergestellten Zusammensetzungen wurde auf die Oberfläche einer Ziegelwand aufgesprüht, die bei einer Durchschnittstemperatur von 330°C gehalten wurde und eine Oberfläche von 10 m2 hatte.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 9 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 2
Die gleiche Verfahrensweise wie in Beispiel 10 wurde wiederholt, mit der Abänderung, daß das verwendete Bindemittel für das feuerfeste Material nur aus einem Aluminiumoxidzement bestand, wie aus Versuch 1 in Tabelle 9 ersichtlich ist. Das Ergebnis ist in Tabelle 9 gezeigt.
Die Ergebnisse der quantitativen Analyse der in den vorhergehenden Beispielen angewendeten Calciumaluminate sind in der nachstehenden Tabelle 10 aufgeführt.
Tabelle 9
Die chemischen Analysen der in den vorhergehenden Beispielen verwendeten Calciumaluminate sind in Tabelle 10 gezeigt.
Tabelle 10

Claims (10)

1. Bindemittel für ein feuerfestes Material, dadurch gekennzeichnet, daß es als Hauptbestandteil ein Calciumaluminat, das aus der Gruppe der amorphen Calciumaluminate der Zusammensetzung CaO + Al2O3, CaO + 2Al2O3, 3CaO + Al2O3, 3 CaO + 3Al2O3 + CaF2, 11CaO + 7Al2O3 + CaF2 und 12CaO + 7Al2O3, der kristallinen Calciumaluminate mit der Zusammensetzung 3CaO + 3Al2O3 + CaSO4, der amorphen Calciumaluminate mit der Zusammensetzung 3CaO + 3Al2O3 + CaSO4 oder Gemischen solcher Verbindungen ausgewählt ist, enthält.
2. Bindemittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Calciumaluminat einen Glasgehalt von nicht weniger als 50 Gewichtsprozent aufweist.
3. Bindemittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Calciumaluminat eine spezifische Oberfläche (Blaine-Wert) von nicht weniger als 2000 cm2/g aufweist.
4. Bindemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Calciumaluminat in einer Menge von nicht mehr als 50 Gewichtsprozent enthalten ist.
5. Bindemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem ein Material enthält, welches aus der Gruppe der Aluminiumoxidzemente, Phosphate, Alkalisilicate, Portlandzemente und Gemische solcher Materialien ausgewählt ist.
6. Feuerfestes Produkt, enthaltend ein feuerfestes Material und ein Bindemittel für dieses feuerfeste Material, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel als Hauptbestandteil ein Calciumaluminat, das aus der Gruppe der amorphen Calciumaluminate der Zusammensetzung CaO + Al2O3, CaO + 2Al2O3, 3CaO + Al2O3, 3CaO + 3Al2O3 + CaF2, 11CaO + 7Al2O3 + CaF2 und 12CaO + 7Al2O3, der kristallinen Calciumaluminate mit der Zusammensetzung 3CaO + 3Al2O3 + CaSO4, der amorphen Calciumaluminate mit der Zusammensetzung 3CaO + 3Al2O3 + CaSO4 oder Gemischen solcher Verbindungen ausgewählt ist, enthält.
7. Feuerfestes Produkt nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das feuerfeste Material aus der Gruppe der Materialien auf Aluminiumoxid-Basis, auf Siliciumdioxid-Basis, Aluminiumoxid-Siliciumdioxid- Basis, Magnesiumoxid-Basis, Zirkoniumoxid-Basis, Siliciumcarbid-Basis und Gemischen solcher Materialien ausgewählt ist.
8. Feuerfestes Produkt nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß es das Bindemittel in einer Menge von 2 bis 40 Gewichtsprozent enthält.
9. Feuerfestes Produkt nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich 5 bis 20 Gewichtsprozent Wasser enthält.
10. Feuerfestes Produkt nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich ein Material aus der Gruppe der Wasser-Verminderungsmittel (Wasser-Reduktionsmittel), Verzögerungsmittel, der feinteiligen siliciumdioxidhaltigen Materialien, der feinteiligen aluminiumoxidhaltigen Materialien oder Gemische solcher Materialien enthält.
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