Opublikowano: 20.XII.1973 68 500 KI. 80b,8/02 MKP C04b 35/06 UKD Wspóltwórcy wynalazku: Friedrich Bischoff, Josef Wuhrer Wlasciciel patentu: Dolomitwerke GmbH., Wulfrath (Niemiecka Republika Federalna) Sposób wytwarzania ogniotrwalych ksztaltek 1 Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania ognio¬ trwalych ksztaltek, o wytrzymalosci na sciskanie w stanie zimnym wynoszacej 200 kG/cm* i dobrej trwalosci przy magazynowaniu na powietrzu, z materialu prazonego, które¬ go podstawowym skladnikiem jest dolomit.Znany jest sposób wytwarzania ksztaltek na przyklad cegiel, bioków, trzonów konwertorów za pomoca prasowa¬ nia, ubijania, wstrzasania i innych podobnych zabiegów z pra¬ zonego, a nastepnie kruszonego, ewentualnie granulowanego dolomitu. Ksztaltki te wskutek zawartosci tlenku wapnio¬ wego maja jak wiadomo ograniczona do kilku dni trwalosc przy skladowaniu na powietrzu, poniewaz zawarta w po¬ wietrzu wilgoc uwadnia tlenek wapniowy, a to prowadzi do rozkruszania i rozpadania sie ksztaltek.W celu podwyzszenia trwalosci tego rodzaju ksztaltek oraz okresu ich skladowania na powietrzu, znane jest po¬ wtórne ich prazenie w temperaturze 1500°C, a nawet w tem¬ peraturze wyzszej, przecietnie w ciagu 24 godzin, przy czym wówczas ziarna zostaja wzajemnie spieczone i otrzymuje sie bardziej zwarta powierzchnie, która nie jest juz tak szybko uwadniana przez zawarta w powietrzu wilgoc. Tego rodzaju ksztaltki, wskutek tego drugiego prazenia, uzyskuja jedno¬ czesnie wystarczajaca wstanie zimnym wytrzymalosc na sciskanie. Trwalosc przy magazynowaniu na powietrzu wynosi wówczas srednio od 1 do 2 miesiecy. Trwalosc te mozna jeszcze zwiekszyc do 3 a nawet 4 miesiecy za pomoca dodatkowego zanurzenia ksztaltek w smole lub paku.Znany jest równiez sposób podwyzszenia trwalosci oraz okresu skladowania na powietrzu ksztaltek prasowanych z prazonego, a nastepnie pokruszonego dolomitu lub wapna przez rekarbonizacje ich powierzchni kwasem weglowym w temperaturze 500-800°C. Na rekarbonizowanej powierz¬ chni ksztaltek tworzy sie przy tym warstwa weglanu wapnia, na skutek czego obrobione w ten sposób ksztaltki dolomi¬ towe przyjmuja tylko trzecia czesc tej wody, która przyjmu¬ ja ksztaltki nie poddane tej obróbce.Podczas gdy ksztaltki prasowane wykonane z prazonego pokruszonego dolomitu, poddane prazeniu w temperaturze 1500°C oraz zanurzone jeszcze w danym przypadku w smole lub paku maja zastosowanie w licznych piecach przemyslo¬ wych, to natomiast ksztaltki prasowane z prazonego a naste¬ pnie pokruszonego dolomitu, których powierzchnie wedlug ostatniego sposobu poddawane byly rekarbonizacji kwasem weglowym w temperaturze 500-800° C w celu podwyzszenia ich trwalosci podczas skladowania, t.zn. dla zabezpieczenia ich przed uwodnieniem, nie moga byc uzywane do wyklada¬ nia pieców przemyslowych. Przyczyna tego jest to, ze przy temperaturze 900° C utworzony weglan wapnia rozklada sie, wskutek czego umocnienie osiagniete przez rekarbonizacje zanika. Prowadzi to do tego, ze wykladzina pod wlasnym ciezarem odksztalca sie i moze sie nawet zalamac, a ksztaltki kruszeja.Zadaniem niniejszego wynalazku jest unikniecie tego dru¬ giego prazenia w temperaturze 1500°C i powyzej, a pomimo to uzyskanie ksztaltek na bazie prazonego dolomitu, które by mialy co najmniej te same wlasnosci ogniotrwale, a na¬ wet wieksze od ksztaltek drugi raz prazonych, i które w sta¬ nie zimnym wykazywalyby wytrzymalosc na sciskanie co najmniej 200kG/cma, a jednoczesnie mialyby zwiekszona trwalosc podczas skladowania na powietrzu. 685003 Zadanie to zgodnie z wynalazkiem rozwiazane zostalo w ten sposób, ze prazony material, którego podstawowym skladnikiem jest dolomit, w celu osiagniecia swiezych po¬ wierzchni zostaje rozdrobniony i uformowany pod cisnie¬ niem co najmniej 300 kG/cm3 w ksztaltki, po czym uformo¬ wane ksztaltki poddaje sie dzialaniu dwutlenku wegla lub gazów zawierajacych dwutlenek wegla w temperaturze 450-800°C az do momentu pobrania przez te ksztaltki dwutlenku wegla w ilosci co najmniej 0,3% wagowych ksztal¬ tek, a potem ksztaltki zanurza sie w substancjach smolo¬ wych lub pakowych o temperaturze miekniecia powyzej 40°C.Material wyjsciowy do wytwarzania ksztaltek moze skla¬ dac sie badz ze slabo prazonego dolomitu, badz ze srednio prazonego dolomitu, badz z mocno prazonego dolomitu, badz z prazonego az do spieczenia dolomitu, badz tez z mie¬ szaniny tych skladników. Poza tym do specjalnych celów mozna dodawac prazone albo prazone az do spieczenia wap¬ no i/lub prazony lub prazony az do spieczenia magnezyt, lub tez inne materialy, które polepszaja wlasnosc ognioodpor- nosci W celu uzyskania przy poddawaniu dzialaniu dwutlenku wegla wystarczajaco duzej predkosci jego wchlaniania wska¬ zane jest kruszenie mocno prazonego lub prazonego az do spieczenia dolomitu, w celu uzyskania swiezych powierzchni rozlamu. Przed sprasowaniem pokruszony material jest klasyfikowany w konwencjonalny sposób, a z rozklasyfiko- wanych uziarnien zestawia sie znana w istocie mieszanine tych uziarnien.Wspomniana mieszanina jest nastepnie zageszczana na ksztaltki, najkorzystniej za pomoca sprasowania. Zageszcze nie moze byc wstepnie przygotowane i polepszone za pomo¬ ca uprzedniego wstrzasania i/lub ubijania.Poddawanie nastepnie ksztaltek dzialaniu dwutlenku wegla moze odbywac sie w sposób ciagly w zwyklym piecu tunelowym lub w piecu do wyzarzania, lub w sposób nie¬ ciagly w pojedynczych komorach do gazowania. Mozna przy tym stosowac czysty dwutlenek wegla lub zawierajace dwu¬ tlenek wegla suche spaliny. Jezeli gazowanie przeprowadza sie w temperaturach powyzej temperatury uwadniania tlenku wapniowego, to suszenie przy stosowaniu spalin nie jest bez¬ wzglednie konieczne. Jezeli w sposób pozadany ksztaltkom umozliwi sie stygniecie w zawierajacej dwutlene^ wegla atmosferze, to wskazanejest eliminowanie wilgoci.Czas trwania gazowania i wymagana do tego temperature dobiera sie odpowiednio do rodzaju zastosowanego ma¬ terialu wyjsciowego i do zawartosci dwutlenku wegla w spali¬ nach. Wymagane najkrótsze czasy dla kazdej poszczególnej mieszaniny mozna latwo okreslic za pomoca nieskompliko¬ wanego doswiadczenia, wychodzac z zalozenia, ze wchlo¬ nieta przez ksztaltki ilosc dwutlenku wegla powinna wy¬ nosic co najmniej 0,3% wagowo w odniesieniu do prazonego dolomitu.Wraz ze zwiekszajaca sie zawartoscia dwutlenku wegla wzrasta jednakze trwalosc przy skladowaniu na powietrzu i wytrzymalosc na sciskanie w stanie zimnym. Przy wchlo¬ nieciu wiecej niz 0,6% wagowo dwutlenku wegla, a najkorzy¬ stniej wiecej niz 1,0% wagowo, znów w odniesieniu do wypa¬ lonego dolomitu, zachodzi znaczne polepszenie tych wlasno¬ sci Poza tym wskazane jest, aby przy mocno wyprazonym, srednio wyprazonym albo slabo wyprazonym dolomicie wchloniecie dwutlenku wegla mozna bylo jeszcze zwiek¬ szyc. Przy bardzo slabo wyprazonym dolomicie mozna uzys¬ kac wchloniecie dwutlenku wegla az do 30% wagowo. Przy 68500 ¦ * ' mocno wyprazonym dolomicie graniczna wartosc wchlo¬ niecia dwutlenku wegla wynosi okolo 10% wagowo, nato- : miast wyprazony az do spieczenia dolomit jest w stanie przyjac jeszcze mniejsza ilosc dwutlenku wegla.$ Wyprazone w róznym stopniu dolomity charakteryzuja sie róznym ciezarem objetosciowym. Przy uziarnieniu na przyklad w granicach od 5 do 12 mm ciezar objetosciowy slabo wyprazonego dolomitu wynosi od 800 do 1000 G/l, srednio wyprazonego dolomitu - od 1000 do 1250 G/l, moc- io no wyprazonego dolomitu - od 1250 do 1500 G/l, i wyprazo¬ nego az do spieczenia dolomitu - co najmniej 1500 G/l, czesto wiecej niz 1600 G/l, a w pojedynczych przypadkach - wiecej niz 1700 G/L Uzyskane po gazowaniu ogniotrwale ksztaltki maja juz is wieksza wytrzymalosc na sciskanie w stanie zimnym oraz wystarczajaca trwalosc przy skladowaniu na powietrzu. Zgo¬ dnie z wynalazkiem wlasnosci ksztaltek moga byc jeszcze znacznie polepszone przez zastosowanie z kolei zanurzenia ¦ ich badz w smole, badz w smole z zawartoscia paku, badz tez 20 w paku, ewentualnie w podobnych produktach nieorga¬ nicznych, zwlaszcza w takich, które otrzymuje sie przy destylacji wegla i destylacji ropy naftowej. Konieczne jest jednakze, aby temperatura mieknienia tych produktów wynosila ponad 40°C. Przed zanurzeniem ksztaltek produk- 35 ty te musza byc przeprowadzone wstan ciekly za pomoca ogrzania. Zanurzanie moze równiez odbywac sie przy pod- isnieniu.W przytoczonej dalej tablicy zostaly podane: wytrzy¬ ma! dsc na sciskanie w stanie zimnym w kG/cm* - oznaczona 30 litera a oraz trwalosc przy skladowaniu na powietrzu w dniach - oznaczona litera b, - ksztaltek, które byly wytwo¬ rzone zgodnie z warunkami podanymi w przykladach z wyprazonych w rozmaitym stopniu dolomitów o roz¬ maitym uziarnieniu.Ksztaltki: 1. Sprasowane 2. Gazowane COa 3. Zanurzone w smole Przy- Przy- Przy- Przy- Przy¬ klad klad klad klad klad 1 2 3 4 5 a 15 55 260 b 2 35 180 a 20 70 450 b ¦ 1 40 a 20 140 ponad 240 290 b 2 40 197 a 70 420 560 b 1 45 147 a 25 90 310 b 2 48 218 50 Przyklad I. Swiezo pokruszony wyprazony az do spieczenia dolomit o ciezarze objetosciowym 1720 G/l, (przy uziarnieniu od 5 do 12 mm) o uziarnieniu skladajacym sie z 50% ziaren o wielkosci od 0,3 do 1,5 mm i 50% ziaren o wielkosci od 1,5 do 3 mm zostal sprasowany przy nacisku 55 800 kG/cm1 na ksztaltki o formacie normalnej cegly.Wytrzymalosc na sciskanie tych ksztaltek wynosila 15 kG/cm4. Nastepnie ksztaltki te byly poddawane w ciagu jednej godziny dzialaniu dwutlenku wegla w temperaturze 600-650°C. Pochloniecie dwutlenku wegla wynioslo 1,0% 60 wagowo. Po tym zabiegu wytrzymalosc na sciskanie w stanie zimnym ksztaltek wynosila 55kG/cma. Z kolei uzyskane ksztaltki zostaly zanurzone w podgrzanym do temperatury 150°C miekkim paku, którego temperatura mieknienia wynosila 50°C. Tak wykonane ksztaltki mialy wytrzy- 6s malosc na sciskanie w stanie zimnym wynoszaca5 68500 6 260 kG/cm9. Ich trwalosc przy skladowaniu na powietrzu wynosila wiecej niz 6 miesiecy.Przyklad II. Swiezo pokruszony wyprazony az do spieczenia dolomit z przykladu I o uziarnieniu skladajacym sie z 30% ziaren o wielkosci od 0 do 0,3 mm, z 30% ziaren s o wielkosci od 0,3 do 1,5 mm, z 20% ziaren o wielkosci od 1,5 do 3,0 mm i 20% ziaren o wielkosci od 3,0 do 5,0 mm, zostal sprasowany przy nacisku 1200 kG/cm9 na ksztaltki o formacie normalnej cegly. Wytrzymalosc na sciskanie tych ksztaltek wynosila 20 kG/cm9. Nastepnie ksztaltki w ciagu io 5 godzin byly poddane dzialaniu mieszaniny gazów, zawiera¬ jacej 30% dwutlenku wegla, przy temperaturze od 550 do1 600°C Wchloniecie dwutlenku wegla wynioslo po ochlodzeniu 1,9% wagowo, a wytrzymalosc na sciskanie w stanie zimnym u wynosila 70 kG/cm9. Z kolei ksztaltki zostaly zanurzone w podgrzanej do 160°C smole stalowniczej o temperaturze mieknienia 100°C. Po tym zabiegu wytrzymalosc na sciska¬ nie w stanie zimnym wzrosla do 450 kG/cm9, a trwalosc przy skladowaniu na powietrzu wynosila wiecej niz 8 mie- io siecy.Przyklad III. Uzyskany z pieca szybowego, prze¬ waznie slabo wyprazony dolomit, który przy uziarnieniu 5-12 mm mial ciezar objetosciowy 920 G/l, zostal pokru¬ szony, a nastepnie sporzadzona zostala mieszanina skla- u dajaca sie z 50% ziaren o wielkosci od 0,3 do 1,3 mm i 50% ziaren o wielkosci od 1,5 do 3,0 , która z kolei sprasowana zostala przy nacisku 800 kG/cm2 na ksztaltki o formacie normalnej cegly. Takie normalne cegly byly nastepnie pod¬ dawane przez 15 godzin dzialaniu dwutlenku wegla przy »o temperaturze 600-650°C.Uzyskane cegly mialy wytrzymalosc na sciskanie w sta¬ nie zimnym wynoszaca 420 kG/cm9 oraz zawartosc dwu¬ tlenku wegla 25% wagowo. Trwalosc przy skladowaniu na powietrzu wynosila 45 dni Za pomoca zanurzenia w paku »« lub smole trwalosc przy skladowaniu na powietrzu wzrosla do 147 dni, a przy tym uzyskano wytrzymalosc na sciskanie w stanie zimnym wynoszaca 560 kG/cm9. W przeciwienstwie do tego nie poddane dzialaniu dwutlenku wegla wypraski mialy wytrzymalosc na sciskanie wynoszaca tylko 40 70 kG/cm9, a poza tym rozpadaly sie onejuz w ciagu jedne¬ go jedynego dnia; za pomoca zanurzenia w smole lub paku, bez uprzedniego poddawania dzialaniu dwutlenku wegla, osiagnieto trwalosc przy magazynowaniu na powietrzu wynoszaca 3dni 4i Przyklad IV. Uzyskany równiez w piecu szybowym mocniej wyprazony dolomit, który przy uziarnieniu 5-12 mm mial ciezar objetosciowy 1350 G/l, zostal potrak¬ towany w taki sam sposób jak w przykladzie III i zostal spra¬ sowany na ksztaltki o formacie normalnej cegly. Te nor- io malne cegly byly poddawane przez 8 godzin dzialaniu dwu¬ tlenku wegla przy temperaturze 600-650° C Uzyskane cegly mialy wytrzymalosc na sciskanie wynoszaca srednio 140 kG/cm9, a zawartosc dwutlenku wegla wynoszaca 5,2% wagowo. Trwalosc przy skladowaniu na wolnym powietrzu si wynosila 40 dni. Za pomoca zanurzenia w paku lub smole trwalosc przy magazynowaniu na wolnym powietrzu zostala zwiekszona do 197 dni, a wytrzymalosc na sciskanie wsta¬ nie zimnym - do 290 kG/cm9. W przeciwienstwie do tego nie poddawane dzialaniu dwutlenku wegla wypraski maja *o wytrzymalosc na sciskanie wynoszaca tylko 20 kG/cm1, a ponadto rozpadaly sie juz po 2 dniach.Przyklad V. Mieszanina sporzadzona z tych samych ¦ czesci wagowych uzyskanego w piecu obrotowym, wyprazo¬ nego az do spieczenia dolomitu o ciezarze objetosciowym przy uziarnieniu 5-12 mm wynoszacym 1720 G/l oraz uzyskanego w piecu szybowym czesciowo slabo wyprazone¬ go i czesciowo mocno wyprazonego dolomitu ó ciezarze objetosciowym wynoszacym 1220 G/l, zostala tak samo po¬ traktowana jak w przykladzie III i zostala sprasowana na normalny format cegly. Cegly te zostaly nastepnie poddane dzialaniu dwutlenku wegla Wciagu 7 godzin przy tempera¬ turze 600-650°C.Uzyskane cegly mialy wytrzymalosc na sciskanie w sta¬ nie zimnym wynoszaca 90 kG/cm9, a trwalosc przy sklado¬ waniu na powietrzu wynosila 48 dni Po zanurzeniu w paku lub smole trwalosc przy magazynowaniu na powietrzu wzro¬ sla do 218 dni, a wytrzymalosc na sciskanie wstanie zim¬ nym wzrosla do 310 kG/cm9. W przeciwienstwie do tego wypraski nie poddane dzialaniu dwutlenku wegla mialy iwytrzymalosc na scisfdtnie tylko 25 kG/cm9, a poza tym !rozpadaly sie juz po 2 dniach.Sposób wedlug wynalazku ma te zalete, ze ksztaltek 'wykonanych tym sposobem nie trzeba poddawac drugiemu prazeniu, to jest prazeniu w temperaturze 1500° C i powyzej, iktóre jest kosztowne i wymaga specjalnych pieców prazal- niczych. Nastepna korzysc jaka daje sposób wedlug wyna¬ lazku jest to, ze ksztaltki wykonane tym sposobem maja znacznie wieksza trwalosc podczas skladowania od ksztal- jtek prazonych w temperaturze 1500°C i powyzej. Wporów- inaniu z ksztaltkami, których powierzchnie sa poddawane irekarbonizacji kwasem weglowym w temperaturze J500-800°C, ksztaltki wykonane sposobem wedlug wyna¬ lazku maja ponadto te zalete, ze moga byc stosowane bez specjalnych srodków ostroznosci, tj. bez obawy, ze wyko- jnane z nich trzony piecowe popekaja lub pokruszeja 1 ze sie tzarwa.Zanurzenie w smole ksztaltek wedlug wynalazku powo¬ duje zwiekszenie ich wytrzymalosci na sciskanie wstanie zimnym, a przy temperaturze 300°C rozklad czesci sklado- Iwych smoly, przy czym przy dalszym wzroscie temperatury tworzy sie umacniajaca struktura koksowa, podczas gdy Iwlasnosci wytrzymalosciowe utrzymywane sa jeszcze przez ;weglanowe wiazanie. Gdy nastepnie w temperaturze 900° C ¦weglanowe wiazanie ulegnie zniszczeniu, wlasnosci wytrzymalosciowe sa utrzymywane przez strukture kok¬ sowa. '*¦".' PL