DE3720460A1 - Verfahren zur herstellung eines gebrannten, feuerfesten magnesiasteins auf der grundlage von sintermagnesia und feinverteiltem zirkonsilikat - Google Patents
Verfahren zur herstellung eines gebrannten, feuerfesten magnesiasteins auf der grundlage von sintermagnesia und feinverteiltem zirkonsilikatInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gebrannten
feuerfesten Magnesiasteins auf der Grundlage von Sintermagnesia und
feinverteiltem Zirkonsilikat mit geringer Porosität und einer
forsteritischen Matrix.
Ein feuerfester Formkörper auf der Grundlage von Magnesit-
Zirkonsilikat mit guter Volumenbeständigkeit, geringer Porosität
(offene Porosität unter 16 Vol.-%) und Permeabilität für einen
Wärmespeicher von Glaswannen ist nach der DE-AS 14 71 232 bekannt. Die
Formkörper sollen bei periodisch auftretendem Wechsel der Temperatur
kein Abplatzen zeigen und eine gute Festigkeit bei hohen Temperaturen
besitzen. Bei der Herstellung der Formkörper wird von einem Ansatz mit
60 bis 90% MgO in Form von Magnesiasinter und 40 bis 10% ZrO₂ · SiO₂
in Form von Zirkonsilikat ausgegangen, wobei das Zirkonsilikat
vollständig in der Körnung unter 0,21 mm und Magnesiasinter in
ausreichender Menge unter 0,21 mm vorliegen soll. Vorzugsweise soll
das Zirkonsilikat und der feinkörnige Magnesiasinter in der Körnung
unter 0,15 mm vorliegen. Der Formkörper ist nach dem Brand
petrographisch gekennzeichnet durch eine Textur mit groben
Periklaskörnern, gebunden durch eine Matrix aus Forsterit (2 MgO · SiO₂),
sowie durch in der Matrix verteilte Ablagerungen aus stabilisiertem
Zirkoniumoxid. Die Erwartungen hinsichtlich der Volumenbeständigkeit
beim Brennen der Formkörper und die Widerstandsfähigkeit gegen
Temperaturwechsel bei hohen Temperaturen konnte aber von den Formkörpern
insbesondere bei verwendeten hohen Anteilen von Zirkonsilikat nicht in
jedem Falle erfüllt werden.
Ausgehend von der Aufgabe, den Magnesiastein der eingangs genannten
Art hinsichtlich seiner Eigenschaften, wie insbesondere Porosität,
Widerstandsfähigkeit gegenüber Temperaturwechsel und chemischem
Angriff durch Gase und Dämpfe in Kammergitterungen von Glaswannenöfen
zu verbessern, wurde die Lösung nach dem Verfahren der Ansprüche 1 bis
6 gefunden.
Durch den zusätzlichen Einsatz von Zirkonsilikat in der Mischung
mit der über 0,1 mm und bis 0,5 mm reichenden Körnung in bestimmten
Anteilen werden in überraschender Weise die Verbesserung der
Eigenschaften und insbesondere die Verbesserung der Widerstandsfähigkeit
gegenüber Temperaturwechsel erreicht. Vorzugsweise wird das
Zirkonsilikat in der Körnung 0,1 bis 0,5 mm in die zwei Körnungen
0,1 bis 0,2 mm und 0,2 bis 0,5 mm in bestimmten prozentualen
Verhältnis aufgeteilt, um die Verteilung der Körnung bis 0,5 mm in
ausreichender Weise zu gewährleisten.
Der Anteil des Magnesiasinters in der Körnung unter 0,1 mm ist nach
dem Anteil des Zirkonsilikats in der Körnung 0,1 bis 0,5 mm zu
bemessen. Durch dieses Vorgehen werden in besonders sicherer Weise die
angestrebten vorteilhaften Ergebnisse sowie die Ausbildung der
Mineralphasen beim Brand der geformten Magnesiasteine erreicht.
Um eine gute Festigkeit bei hohen Temperaturen, eine geringe Porosität
und eine weitgehend nur aus Forsterit (2 MgO · SiO₂) und Zirkoniumoxid
(ZrO₂) bestehende Matrix neben den Körnern aus Periklas (MgO) zu
erhalten, ist eine Sintermagnesia vorteilhaft, die niedrige Gehalte
von CaO, Al₂O₃, Fe₂O₃ und eine hohe Rohdichte aufweist.
Als Zirkoniumsilikat können übliche Rohstoffe mit 65 bis 68% ZrO₂ und
31 bis 33% SiO₂ verwendet werden. (Bei der Angabe von ZrO₂ ist der Anteil
HfO₂ in einer Menge von ca. 2 Gew.-% mit erfaßt).
Das Verfahren nach der Erfindung wird durch die Beispiele 1 bis 6 und
die Vergleichsbeispiele 7 und 8 nach der Tabelle näher erläutert.
Es wurde eine Sintermagnesia und ein Zirkonsilikat folgender Zusammensetzung
(Angabe in Gewichtsprozent) verwendet:
Die Mischungen aus Sintermagnesia, Zirkonsilikat und dem Zusatz von
etwa 2,5 l 50%iger Sulfitablauge auf 100 kg der trockenen Mischung
wurden mit einem Preßdruck von 1000 kp/cm² zu Steinformkörpern
verpreßt, getrocknet und bei Temperaturen von 1500 bis 1600°C
gebrannt.
Die Beispiele 1 bis 6 nach der Erfindung sind in der Tabelle nach
steigendem Anteil von Zirkonsilikat in der Mischung geordnet. Mit
höherem ZrO₂-Gehalt der Magnesiasteine nimmt grundsätzlich die
Beständigkeit gegenüber dem chemischen Angriff durch Gase oder Dämpfe
zu.
Die gebrannten Steinformkörper haben eine Textur mit groben
Periklaskörnern, eine Matrix aus Forsterit (2 MgO · SiO₂) und kubisch
stabilisiertem Zirkoniumoxid (ZrO₂) und insbesondere bei den
Mischungen mit den höheren Anteilen von Zirkonsilikat einen die
Periklaskörner umgebenden Saum von Forsterit und stabilisiertem
Zirkoniumoxid. Nicht durch Reaktion mit Magnesia umgewandeltes Zirkonsilikat
fehlt. Das Beispiel 2 zeigt einen Magnesiastein, ausgehend von
einer Mischung von 20 Gew.-% Zirkonsilikat, der eine gute Volumenbeständigkeit
beim Brennen und insbesondere eine gegenüber den
Vergleichsbeispielen 7 und 8 hohe Temperaturwechselbeständigkeit
besitzt. Nach den Beispielen 3 und 4 mit mehr als 20 Gew.-% Zirkonsilikat
in der Ausgangsmischung wird ebenfalls eine hohe Temperaturwechselbeständigkeit
erreicht, bei noch zulässigen Werten der Volumenbeständigkeit
beim Brennen und einer erhöhten Porosität. Der Zusammenhang
zwischen jeweils niedrigem und hohem Anteil von grobkörnigem
Zirkonsilikat und feinkörniger Sintermagnesia geht aus den Mischungen
4 oder 5 in Gegenüberstellung zur Mischung 6 nach den Beispielen
hervor.
Claims (6)
1. Verfahren zur Herstellung eines gebrannten feuerfesten
Magnesiasteins auf der Grundlage von Sintermagnesia und
feinverteiltem Zirkonsilikat mit geringer Porosität und einer
forsteritischen Matrix, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischung mit
10 bis 20 Gew.-% Zirkonsilikat in der Körnung unter 0,1 mm,
5 bis 20 Gew.-% Zirkonsilikat in der Körnung 0,1 bis 0,5 mm,
wobei in der Mischung das Zirkonsilikat insgesamt 15 bis 30 Gew.-% beträgt,
Sintermagnesia in der Körnung unter 0,1 mm in einer Menge entsprechend dem 0,4 bis 1-fachen der Menge des Zirkonsilikats 0,1 bis 0,5 mm, und
Sintermagnesia in der Körnung 0,1 mm bis 4 mm als Rest,
jeweils bezogen auf das körnige feuerfeste Ausgangsmaterial aus Sintermagnesia und Zirkonsilikat, unter Zusatz eines Bindemittels gemischt, zu Steinformkörpern gepreßt, getrocknet und gebrannt wird.
10 bis 20 Gew.-% Zirkonsilikat in der Körnung unter 0,1 mm,
5 bis 20 Gew.-% Zirkonsilikat in der Körnung 0,1 bis 0,5 mm,
wobei in der Mischung das Zirkonsilikat insgesamt 15 bis 30 Gew.-% beträgt,
Sintermagnesia in der Körnung unter 0,1 mm in einer Menge entsprechend dem 0,4 bis 1-fachen der Menge des Zirkonsilikats 0,1 bis 0,5 mm, und
Sintermagnesia in der Körnung 0,1 mm bis 4 mm als Rest,
jeweils bezogen auf das körnige feuerfeste Ausgangsmaterial aus Sintermagnesia und Zirkonsilikat, unter Zusatz eines Bindemittels gemischt, zu Steinformkörpern gepreßt, getrocknet und gebrannt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung
die Sintermagnesia in der Körnung unter 0,1 mm in einer Menge
entsprechend dem 0,5- bis 0,7fachen der Menge des Zirkonsilikats
der Körnung 0,1 bis 0,5 mm enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der
Mischung aus Zirkonsilikat der Körnung 0,1 bis 0,5 mm zu 50 bis
70 Gew.-% aus Zirkonsilikat der Körnung 0,1 bis 0,2 mm und zu 30
bis 50 Gew.-% aus Zirkonsilikat der Körnung 0,2 bis 0,5 mm besteht.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Mischung zusammen 15 bis 25 Gew.-% Zirkonsilikat und Sintermagnesia
der Körnung unter 0,1 mm enthält.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung
mindestens 60 Gew.-% Sintermagnesia 0,1 bis 4 mm enthält.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der
Mischung eine Sintermagnesia mit mindestens 94 Gew.-% MgO, maximal
2 Gew.-% CaO, maximal 0,5 Gew.-% der Summe von Fe₂O₃ und Al₂O₃ und
einer Rohdichte von mindestens 3,25 g/cm³ eingesetzt wird.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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AT0129088A AT394038B (de) | 1987-06-20 | 1988-05-17 | Verfahren zur herstellung eines gebrannten, feuerfesten magnesiasteins auf der grundlage von sintermagnesia und feinverteiltem zirkonsilikat |
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