DE3714398A1 - Verfahren zur herstellung von kohlenstoff enthaltenden feuerfesten erzeugnissen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoff enthaltenden feuerfesten Erzeugnissen, in dem die feuerfesten Rohstoffe, Zuschlagstoffe und Feuchtigkeit nach ihrer Aufbereitung zu einer homogenen Preßmasse gemischt und aus der Preßmasse Rohlinge geformt, getrocknet und gebrannt werden, wobei Kohlenwasserstoffe hinzugefügt werden und eine Weiterbehandlung erfolgt. Die Erfindung ist auch auf die mit dem Verfahren hergestellten Erzeugnisse gerichtet.

Feuerfeste Erzeugnisse, die Kohlenstoff enthalten, werden bisher wie folgt hergestellt:

Die verschiedenen feuerfesten Rohstoffe und Zuschlagstoffe, einschließlich der Plastifikatoren, Bindemittel usw. werden nach ihrer Aufbereitung so gemischt, daß eine möglichst homogene Preßmasse entsteht. Diese Preßmasse wird meist auf hydraulischen Pressen verpreßt, wobei die Formgebung der Rohlinge, also der ungebrannten, feuerfesten Erzeugnisse, erfolgt. Es schließt sich dann das Trocknen und Brennen der Rohlinge an, wobei das Brennen unter normalen Bedingungen, also in oxidierender Atmosphäre erfolgt. Je nach der Zusammensetzung der Preßmasse und der Sinterfähigkeit erfolgt das Brennen im allgemeinen bei Temperaturen zwischen 1450 und 1750°C. Die auf diese Art und Weise hergestellten feuerfesten Erzeugnisse besitzen den Kohlenstoff noch nicht, d. h. er muß erst durch nachgeschaltete Verfahrensschritte hinzugefügt werden. So ist es bekannt, gebrannte feuerfeste Erzeugnisse mit flüssigen Kohlenwasserstoffen, z. B. Teer, zu tränken. Dies geschieht bei Temperaturen um etwa 200°C, oft auch unter Einwirkung von Druck. Durch diesen Tränkvorgang wird dem feuerfesten Erzeugnis zur Besserung seiner Haltbarkeit und Erhöhung seiner Widerstandsfähigkeit z. B. gegen flüssigen Stahl, sonstige Metalle oder Schlacken in heißem Zustand, der Kohlenstoff hinzugefügt. Unter Einwirkung der Temperatur und des Drucks werden die offenen Poren des feuerfesten Erzeugnisses mit Teer bzw. den Kohlenwasserstoffen weitgehend gefüllt. Obwohl dieser Tränkvorgang in technisch modernen Anlagen auch automatisch gesteuert ablaufen kann, sind durch unvermeidliche Undichtigkeiten an der Anlage sowie durch die Abgabe von Gasen aus den getränkten feuerfesten Erzeugnissen selbst Verschmutzungs-, Geruchs-, Gesundheits- und Umweltprobleme nicht zu vermeiden. Um die mit den Kohlenwasserstoffen getränkten feuerfesten Erzeugnisse überhaupt ihrem Einsatzzweck zuführen zu können, erfolgt ein Crack- Vorgang im Anschluß an das Tränken. Dieser separat auszuführende weitere Behandlungsschritt wird in einer separaten Anlage durchgeführt, die entsprechend kostspielig ist. Bei etwa 250 bis 600°C werden die Kohlenwasserstoffe - je nach ihrer Art und Zusammensetzung teilweise gecracked und verdampft. Insbesondere wegen der auch hier auftretenden Umweltverschmutzungen und gesundheitlichen Gefahren ist dieser Crack-Vorgang ebensowenig zufriedenstellend und außerdem - wie auch der Tränkvorgang - sehr kostenaufwendig. Weiterhin ist nachteilig, daß durch den beim Cracken eintretenden Verdampfungsvorgang der an sich wünschenswerte hohe Kohlenstoffgehalt teilweise erniedrigt wird. Schließlich müssen die auf diese Weise hergestellten feuerfesten Erzeugnisse einer Weiterbehandlung unterworfen werden. Durch Drehen, Schleifen o. dgl. können sie auf die erforderliche Maßgenauigkeit gebracht werden. Anschließend erfolgt die Endkontrolle und der Versand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoff enthaltenden feuerfesten Erzeugnissen aufzuzeigen, bei denen der Crack-Vorgang in einer gesonderten Anlage und unter Durchführung eines gesonderten Verfahrensschritts in Fortfall kommt, so daß damit auch die diesbezüglichen Umweltprobleme behoben sind.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht, daß die Hinzufügung der Kohlenwasserstoffe vor dem Brennen erfolgt, und daß die Rohlinge unter reduzierenden Bedingungen zu den feuerfesten Erzeugnissen gebrannt werden. Sofern der Kohlenstoff in Form von Kohlenwasserstoffen in flüssiger Form hinzugefügt wird, erfolgt der Tränkvorgang also hier an anderer Stelle im Herstellverfahren, nämlich nach der Formgebung und der Trocknung der Rohlinge, jedoch vor dem Brennvorgang. Wird der Kohlenstoff in fester Form hinzugefügt, dann erfolgt auch dies jedenfalls vor dem Brennvorgang. Der Brennvorgang muß reduzierend erfolgen, um die gewünschten Kohlenstoffgehalte einhalten zu können. Der Crack-Vorgang und insbesondere die Vernichtung der überflüssigen Kohlenwasserstoffe erfolgt bei hohen Temperaturen während des Brennvorgangs vergleichsweise umweltfreundlich und ohne gesundheitliche Belastung der Arbeitsplätze. Die Brennanlage übernimmt damit gleichsam den Crack-Vorgang und gesonderte Bereitstellung einer Crack-Anlage sowie die Durchführung dieses gesonderten Verfahrensschritts entfallen. Dabei tritt noch der überraschende Vorteil auf, daß durch das reduzierende Brennen die Sintertemperaturen erniedrigt werden, so daß der Brennvorgang energiesparend bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen durchgeführt werden kann. Die Weiterverarbeitung der gebrannten feuerfesten Erzeugnisse erfolgt dann in bekannter Weise, nämlich durch Nachbearbeitung, Endkontrolle und Versand.

Die Kohlenwasserstoffe können bereits bei der Mischung der feuerfesten Rohstoffe, Zuschlagstoffe und der Feuchtigkeit hinzugefügt werden; nach der Formung der Rohlinge werden diese getrocknet und reduzierend zu den feuerfesten Erzeugnissen gebrannt. Wenn flüssige Kohlenwasserstoffe eingesetzt werden, erfolgt die Zugabe also hier zu einem noch früheren Zeitpunkt, nämlich bei der Mischung der feuerfesten Rohstoffe, also unmittelbar nach deren Aufbereitung. Die flüssigen Kohlenwasserstoffe werden zweckmäßig unter erhöhter Temperatur eingebracht, was in geschlossenen, dichten, ggf. heizbaren Mischanlagen erfolgen kann, wobei entweder den flüssigen Kohlenwasserstoffen die übrigen Versatzkomponenten zugemischt werden oder umgekehrt. Auch ein einzelner Mischvorgang, bei welchem die feuerfesten Rohstoffe je nach ihrer Verträglichkeit und Mischbarkeit zunächst zusammengeführt werden, kann durchgeführt werden. Auch mehrstufige Mischvorgänge unter Eindüsung bzw. Einsprühung der flüssigen Kohlenwasserstoffe kann auf diese Weise erfolgen. Es entsteht auch hier eine homogene Preßmasse, wobei der Vorteil auftritt, daß diese Masse aufgrund ihrer besonderen Konsistenz weniger zu Entmischungen neigt, als dies bei Trockenpreßmassen der Fall ist. Somit kann die Preßmasse auch abgelagert und erst bei Bedarf weiterverarbeitet werden. Eine unmittelbare Weiterverarbeitung durch die Formgebung ist nicht erforderlich. Die auf diese Art und Weise letztlich dann durch Formung hergestellten Rohlinge müssen auch hier getrocknet und reduzierend zu den feuerfesten Erzeugnissen gebrannt werden. Auch hierbei ergibt sich eine Herabsetzung der Sintertemperatur und damit ein Brennen bei niedrigeren Temperaturen als unter normalen, d. h. nicht reduzierenden Bedingungen. Bei diesem Verfahren tritt der besondere Vorteil auf, daß nicht nur die Crack-Anlage in Fortfall kommt, sondern zusätzlich noch die Tränkanlage. Neben einer Einsparung der betreffenden Investitionskosten ist dieses Verfahren besonders umweltfreundlich.

Die Kohlenwasserstoffe können somit in flüssiger Form hinzugefügt werden. Es ist aber auch möglich, Kohlenstoff in Form von gekörntem oder gemahlenem Pech, zerkleinertem Hartteer usw. hinzuzufügen, wobei die Verflüssigung und Untermischung in einem geheizten Mischaggregat erfolgt. Der Kohlenstoff kann auch in trockener Form z. B. als Graphit, Ruß usw. oder in Form von anderen feinkörnigen, C-haltigen Substanzen, während des Aufbereitungsvorgangs zugemischt werden.

Bei beiden Verfahren ist es möglich, daß beim Mischen der Preßmasse ein die Rohbruchfestigkeit der Rohlinge erhöhendes Bindemittel hinzugefügt wird. Dies ist insofern zweckmäßig, wenn die Rohlinge bis zum Brennvorgang vor einer Beschädigung oder Zerstörung geschützt werden sollen.

Bei dem Verfahren, bei dem die flüssigen Kohlenwasserstoffe oder die festen bzw. wachsartigen, C-haltigen Substanzen bereits bei der Mischung der feuerfesten Rohstoffe hinzugefügt werden, ist es möglich, daß zunächst eine Zwischenmasse aus dem feuerfesten Rohstoffen, den Zuschlagstoffen, der Feuchtigkeit und dem flüssigen Kohlenwasserstoff und einem chemischen Bindemittel gemischt wird. Diese Masse wird dann plastisch aufbereitet, ausgehärtet und in Stücke oder Korngrößen unterteilt. Der in Stücke oder Korngrößen unterteilten ausgehärteten Zwischenmasse können plastische Bestandteile und Feuchtigkeit hinzugefügt werden und daraus durch Mischen die Preßmasse gebildet werden, worauf nach der Formung und Trocknung der Rohlinge das reduzierende Brennen erfolgt. Damit ist es möglich, besonders hohe Kohlenstoffgehalte im fertigen feuerfesten Erzeugnis zu erzielen und Entmischungs- Erscheinungen, die bei hohen Kohlenstoffgehalten zu Problemen führen können, entgegenzuwirken.

Es ist auch möglich, den Kohlenstoff der Zwischenmasse in Form von Graphit, Ruß usw. oder in Form anderer feinkörniger, C-haltiger Substanzen hinzuzufügen.

Die flüssigen Kohlenwasserstoffe können in einem mehrstufigen Mischvorgang durch Einsprühen, Eindüsen o. dgl. den feuerfesten Rohstoffen hinzugefügt werden. Auch dieser Verfahrensschritt ist nützlich im Hinblick auf drohende Entmischungserscheinungen.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoff enthaltenden feuerfesten Erzeugnissen, in dem die feuerfesten Rohstoffe, Zuschlagstoffe und Feuchtigkeit nach ihrer Aufbereitung zu einer homogenen Preßmasse gemischt und aus der Preßmasse Rohlinge geformt, getrocknet und gebrannt werden, wobei Kohlenwasserstoffe hinzugefügt werden und eine Weiterbehandlung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinzufügung der Kohlenwasserstoffe vor dem Brennen erfolgt, und daß die Rohlinge unter reduzierenden Bedingungen zu den feuerfesten Erzeugnissen gebrannt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenwasserstoffe bei der Mischung der feuerfesten Rohstoffe, Zuschlagstoffe und der Feuchtigkeit hinzugefügt werden, und daß nach der Formung der Rohlinge diese getrocknet und reduzierend zu den feuerfesten Erzeugnissen gebrannt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenwasserstoffe in flüssiger Form hinzugefügt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenwasserstoff in Form von gekörntem oder gemahlenem Pech, zerkleinertem Hartteer usw. zugefügt und die Verflüssigung und Untermischung in einem geheizten Mischaggregat erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kohlenstoff in trockener Form, z. B. als Graphit, Ruß usw. oder anderen feinkörnigen, C-haltigen Substanzen, während des Aufbereitungsvorgangs zugemischt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Mischen der Preßmasse ein die Rohbruchfestigkeit der Rohlinge erhöhendes Bindemittel hinzugefügt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine Zwischenmasse aus den feuerfesten Rohstoffen, den Zuschlagstoffen, der Feuchtigkeit und dem flüssigen Kohlenwasserstoff und einem chemischen Bindemittel gemischt, plastisch aufbereitet, ausgehärtet und in Stücke oder Korngrößen unterteilt wird, und daß der in Stücke oder Korngrößen unterteilten, ausgehärteten Zwischenmasse plastische Bestandteile und Feuchtigkeit hinzugefügt werden und daraus durch Mischen die Preßmasse gebildet wird, worauf nach der Formung und Trocknung der Rohlinge das reduzierende Brennen erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Kohlenstoff der Zwischenmasse in Form von Graphit, Ruß usw. oder in Form anderer feinkörniger, C-haltiger Substanzen zugefügt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssigen Kohlenwasserstoffe in einem mehrstufigen Mischvorgang durch Einsprühen, Eindüsen o. dgl. den feuerfesten Rohstoffen hinzugefügt werden.