WO2018091156A1 - Feuerfestes keramisches erzeugnis, versatz zur herstellung eines solchen erzeugnisses sowie verfahren zur herstellung eines solchen erzeugnisses - Google Patents
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Definitions
- Refractory ceramic product offset for making such a product, and method of making the same
- the invention relates to a refractory ceramic product, an offset for producing such a product and a method for producing such a product.
- refractory ceramic product in the context of the invention refers in particular refractory products with a
- a "refractory ceramic offset” is a composition of one or more components
- a refractory ceramic product can be produced.
- the present invention relates to a basic refractory ceramic product, specifically a basic refractory ceramic product based on MgO (magnesium oxide, mineralogical "periclase").
- Such basic refractory ceramic products based on MgO have basically been known as refractory ceramic products for
- Product moisture may therefore continue to hydrolyze the magnesia in the product.
- the refractory properties of the product can be changed by the impregnation, in particular its fire resistance can be deteriorated.
- the present invention is based on the object to offer a refractory ceramic product based on MgO, which is protected against hydration.
- a further object of the invention is to provide such a fireproof ceramic product based on MgO, which is protected against hydration and at the same time has no deteriorated properties compared with a product not protected against hydration, in particular none
- Invention also has the object, such a product for
- a refractory ceramic product comprising the following is provided for achieving the object
- the product has a ceramic bond
- the product has a content of MgO of at least 75% by mass
- the product has a sulfur content in the range of 0.01 to 0.20% by mass.
- the invention is based on the surprising basic finding that fireproof, ceramic products based on MgO are effectively protected against hydration of the MgO in the product, as far as the content of total sulfur in the product is present in a very specific mass fraction. According to the invention, it has been found that this
- the sulfur can not suppress the hydration of the MgO in the product, as far as sulfur is present below 0,01% by weight) in the product. Furthermore, it has been found that the refractory properties of the product can be reduced if the sulfur content in the product exceeds 0.20 mass%.
- sulfur may form with other constituents of the product when used in the same low-melting phase, the temperature resistance, in particular its Hot strength, as far as sulfur is present in a proportion above 0.20% by mass in the product.
- sulfur is present in a proportion of at most 0.20% by mass, 0.1% by mass, 0.10% by mass or 0.05% by mass in the product.
- the product has a sulfur content in the range from 0.01 to 0.1% by weight, more preferably in the range from 0.01 to 0.1% by weight, and particularly preferably in the range of 0.01 to 0.5 mass%.
- the information given on the percentage of sulfur in the product is based in each case on the total mass of the product.
- the product or offset according to the invention are in each case the contents of total sulfur in the product or offset which are determined by method B (IR detection after combustion) according to DIN 51085: 2015-01. This determination method is based on the reaction of the material to be analyzed with oxygen in an inductively heated crucible and subsequent infrared detection of the S 0 2 concentration in the carrier gas volume.
- the content of sulfur, as well as in the context of the invention with respect to the product according to the invention and the inventive offset as elemental sulfur (S).
- sulfur in the context of the invention is not necessarily free sulfur, but, for example, sulfur in bound form.
- the sulfur distributed over the volume of the product is present in this, in particular distributed over the entire volume of the product. This ensures that the product is effectively protected against hydration of the MgO over the entire volume.
- a component comprising sulfur is introduced into the offset and mixed with the other components or raw materials of the offset, so that the sulfur on the Volume of the offset and the refractory ceramic product made from this is distributed.
- the sulfur is not present homogeneously distributed over the volume of the product in this.
- a gradient in the product in terms of the proportion of sulfur, a gradient in the product
- Border areas of the product for example, from the outer surfaces of the product, increase towards the inner region of the product. This may be due, for example, to the fact that, during the ceramic firing of the product, sulfur components of the sulfur component of the offset from which the product is made have volatilised more in the peripheral areas than in the interior of the product.
- the proportions of sulfur according to the invention in the product according to the invention therefore represent average values, wherein it is preferably provided that no regions, in particular no present macroscopic areas in the product according to the invention, in which the proportion of sulfur outside, in particular not
- the product according to the invention has a proportion of MgO of at least 75% by mass, that is to say, for example, a proportion of MgO of at least 80% by mass. Furthermore, the product
- the product may, for example, have a proportion of MgO of at most 97% by mass>, ie, for example, not more than 95 or 92% by mass>.
- the product may, for example, have a content of MgO in the range from 75 to 97% by mass, that is also, for example, in the range from 80 to 95% by mass or in the range from 80 to 92% by mass.
- MgO can be present in the product as pure MgO (periclase) and / or as magnesia spinel (MgO.Al 2 O 3 ).
- MgO.Al 2 O 3 can be present in product as pure Al 2 O 3 (corundum) or as magnesia spinel.
- the refractory product according to the invention is a ceramic product, ie a product which has a ceramic bond.
- a ceramic compound is known to be produced by sintering during the firing of the product.
- product according to the invention is thus a ceramic, so sintered refractory product.
- the product may have a proportion of Al 2 O 3 in the range of 1 to 20% by mass.
- the product may for example have a proportion of Al 2 O 3 of at least 1, 2, 3, 4 or 5 mass%.
- the product may, for example, have a content of Al 2 O 3 of not more than 20, 19, 18, 17 or 16% by weight.
- the product may for example also have a proportion of Al 2 O 3 in the range of 3 to 1 8% by mass) or in the range of 5 to 16% by mass.
- the product may have a proportion of CaO in the range of 0.5 to 3, 0% by mass, ie, for example, a CaO content of at least 0, 6 or 0.7% by mass and for example also a CaO content of not more than 3, 0 mass%>, 2,9 mass%>, 2, 8 mass%>, 2,7 mass%), 2, 6 mass%> or 2,5 mass%>.
- the product may for example also have a content of CaO in the range from 0.6 to 2.8% by weight or in the range from 0.7 to 2.5% by weight.
- the product may have a proportion of S1O 2 below 1.5 mass%, that is, for example, below 1.0 mass%>.
- the product For example, have a content of Si0 2 in the range of 0, 1 to 1, 5 mass% or in the range of 0.3 to 1, 5 mass%.
- the product may have a content of Fe 2 0 3 below 10% by mass, so for example, a proportion of Fe 2 0 3 below 5 or below 3% by mass.
- the product may, for example, have a content of Fe 2 0 3 in the range of 0.1 to 10% by mass, in the range of 0.1 to 5% by mass, or in the range of 0.1 to 3% by mass. > have.
- the product may have a content of Na 2 0 below 0.5 mass%, that is, for example, a proportion of Na 2 0 below 0, 1 or less than 0.05 mass%.
- the product may have a content of Na 2 O in the range of 0.01 to 0.5 mass% or in the range of 0.01 to 0.1 mass%.
- the product may have a content of K 2 0 below 0.2% by mass, so for example, a proportion of K 2 0 below 0, 1 mass ->.
- the product may have a content of K 2 O in the range of 0.01 to 0, 1% by mass).
- the product may have a proportion of the total mass of Na 2 0 and K 2 0 less than 0.5 mass%>, ie, for example, a proportion below 0.2 or 0, 1 mass%>.
- the proportion of the total mass of Na 2 0 and K 2 0 in the product in the range of 0.01 to 0.5 mass%).
- the product according to the invention may comprise further substances, for example in a proportion of less than 5% by mass, So for example, in a proportion of less than 4, 3, 2 or less than 1 mass%, in each case based on the total mass of the product.
- the content of Cr 2 O 3 in the product is less than 5 mass%, that is, for example, less than 4, 3, 2 or 1 mass%, in each case based on the total mass of the product.
- the proportion of free carbon in the product is less than 3 mass%, that is, for example, less than 2 or less than 1 mass%, in each case based on the
- the invention also provides an offset for producing a product according to the invention, comprising the following features: a base component comprising one or more magnesia-based raw materials;
- a sulfur-comprising component comprising one or more sulfur-comprising raw materials
- the offset has a content of MgO of at least 75 mass%>; the offset has such a proportion of sulfur that a refractory ceramic refractory product contains a proportion of sulfur according to the inventive refractory ceramic
- the basic component of the offset may include one or more of the following magnesia-based raw materials: sintered magnesia, fused magnesia, sintered doloma, or fused doloma.
- the basic component preferably comprises a magnesia-based raw material in the form of sintered magnesia.
- the base component may comprise one or more further raw materials, in particular one or more raw materials comprising alumina (Al 2 O 3 ), in particular one or more of the following raw materials comprising alumina:
- the basic component may preferably comprise an alumina-comprising raw material in the form of magnesia spinel.
- the basic component preferably comprises at least one of the raw materials sintered magnesia or magnesia spinel.
- the base component consists of at least one of the raw materials sintered magnesia or magnesia spinel.
- the inventive offset may contain amounts of MgO, the other oxides A1 2 0 3 , CaO, Si0 2 , Fe 2 0 3 and Na 2 0 and any further
- the offset may have fractions of K 2 O, which exceeds the proportions of K 2 0 are present in the product, since portions of K 2 0 may volatilize during the fire of the offset.
- the offset has a content of K 2 0 under 2, 5 mass%, ie
- the offset may have a content of K 2 O in the range from 0.01 to 2.5 mass%, that is also, for example, a content of K 2 O in the range from 0.01 to 1.0 mass%.
- the basic component of the offset is so in the offset before, or is so composed that the offset has a total of the inventive proportions of the aforementioned oxides.
- Main oxides MgO and A1 2 0 3 regularly have shares in one or more of the oxides CaO, Si0 2 , Fe 2 0 3 , K 2 0 and Na 2 0, the skilled person is readily able to the raw materials so to a novel Assemble offset that this total has the proportions of these oxides according to the invention.
- commodities point to magnesia and alumina, in particular
- the offset according to the invention comprises a component comprising sulfur which comprises one or more raw materials comprising sulfur.
- This sulfur-containing component allows such amounts of sulfur to be offset realize that from the offset according to the invention a refractory ceramic product can be fired, which the
- the component comprising sulfur is determined after concentration of the
- the inventive offset is burned to a refractory ceramic product, shares of sulfur in the offset in the gas phase and volatilize, so that these shares are then no longer available to a fired refractory ceramic product with the proportions of sulfur according to the invention To make available.
- the invention it has been found that up to more than 80% by weight, in particular more than 90% by weight, in particular 90 to 98% by weight, based on the total mass of sulfur in the offset, of the sulfur present in the offset can volatilize during the fire ,
- the invention provides that the offset has such a proportion of sulfur, that a flammable from the refractory refractory ceramic product has a proportion of sulfur as the inventive refractory ceramic product disclosed herein, ie in the most general
- Embodiment a sulfur content in the range of 0.01 to 0, 20% by mass). What exact proportions of sulfur must have the offset in order to burn from this a refractory ceramic product with a proportion of sulfur, as it has the fireproof ceramic product disclosed herein, is readily determined by the skilled person by calculations or experimentally. According to one embodiment it is provided that the offset - by such a proportion of sulfur in the refractory ceramic product - has a sulfur content in the range of 0, 02 to 0.9% by weight, based on the
- the offset has a sulfur content of at most 0.9% by mass, 0.7% by mass, 0.5% by mass, 0.4% by mass) or 0.3% by mass and, for example, has a sulfur content of at least 0.02 mass%, 0.03 mass%, 0.04 mass%, 0.05 mass%) or 0.06 mass%>.
- the component comprising sulfur comprises at least one sulfur-comprising raw material in the form of a used refractory
- Such a used refractory ceramic product may in particular be one or more of the following used refractory ceramic
- cement rotary kilns for burning cement clinker
- glass tubs for melting and treating glass
- sulfur condense comprehensive substances in particular as alkali metal sulfates, for example as potassium sulfate (K 2 SO 4 ) or sodium sulfate (Na 2 S 0 4 ).
- alkali metal sulfates for example as potassium sulfate (K 2 SO 4 ) or sodium sulfate (Na 2 S 0 4 ).
- the sulfur-containing component therefore comprises a sulfur-comprising raw material in the form of a used brick lining of a cement rotary kiln. According to one embodiment it is provided that the sulfur comprising
- Cement rotary kiln may in particular be based on MgO, in particular with a content of MgO of at least 75% by mass or of at least 80% by mass.
- the used bricking may for example have a content of MgO of at most 97% by mass, ie for example also not more than 95 or 92% by mass.
- the used bricking may, for example, have a content of MgO in the range from 75 to 97% by weight, that is to say, for example, also in the range from 80 to 95% by weight or in the range from 80 to 92% by weight.
- the information given on the percentage by weight of MgO in the used lining is in each case based on the mass of the lining.
- the basic component may be in the inventive offset
- the basic component is present in a proportion of at most 99% by mass in the offset, that is to say for example also a proportion of at most 95, 90, 80, 70 or 60% by mass.
- the base component in the offset for example, in a proportion in the range of 50 to 99% by mass, preferably for example in a proportion in the range of 60 to 90% by mass> and more preferably in a proportion in the range of 60 to 80 Mass -%>.
- the basic component is preferably present in a grain size of a maximum of 5 mm in the offset.
- the basic component is at least 90% by mass, based on the
- Total mass of the basic component, in a grain size of at most 5 mm in the offset is present, determined in accordance with DIN EN 933 - 1: 2012-03.
- the component comprising sulfur for example in the form of a used lining of a cement rotary kiln, can
- the component comprising sulfur is present in a proportion of at most 60% by mass in the offset, that is to say for example also in a proportion of at most 50% by mass or 40% by mass.
- the component comprising sulfur can be present in a proportion in the range of 1 to 60% by mass in the offset, particularly preferably in a proportion in the range of 10 to 40% by mass, and most preferably in a proportion in the range of 20 to 40 Dimensions-% .
- the component comprising sulfur is preferably in one
- the offset may also have one or more further components, preferably in proportions of less than 10% by mass, ie
- the above information on the offset refer to the offset without any binders that can be added to the offset. It may preferably be provided to add at least one conventional binder to the offset in order to improve the machinability of the offset or to give a green body formed from the offset sufficient green strength.
- a conventional temporary binder can be added to the offset, for example lignosulfonate, for example in proportions of up to 5
- the invention also provides a process for the production of a product according to the invention, comprising the following features: to provide an offset according to the invention;
- the burning of the offset is performed such that components of the offset, in particular the base component, sinter together and thereby form a ceramic bond. After the fire is therefore a sintered, so ceramic fireproof
- the offset is mixed before its firing, in particular intimately mixed.
- the offset can be mixed in a compulsory mixer. In this way it can be achieved that the sulfur content of the sulfur-containing component is distributed over the entire volume of the offset and thus also over the entire volume
- the offset can be formed before its firing, for example by pressing, or even burnt unshaped, ie as
- unshaped refractory product or used as so-called mass.
- the fire is carried out at temperatures at which components of the offset sinter.
- the baking of the offset can be carried out at temperatures in the range of 1 .400 to 1 .800 ° C, especially at about 1 .480 ° C.
- the fire can be carried out, for example, for a duration in the range of three to twelve hours, in particular for about six hours.
- the firing is carried out in such a way, in particular at such temperatures and for such a duration, that the refractory ceramic product fired from the offset has a proportion of sulfur in accordance with the product according to the invention.
- a basic component consisting of sintered magnesia and
- Magnesia spinel 70% by mass
- Lining of a cement rotary kiln 30% by mass.
- the sintered magnesia contained in the basic component in a proportion of 59% by mass and
- Magnesia spinel in a proportion of 11% by mass.
- the sintered magnesia had, based on the total mass of
- the magnesia spinel showed, based on the total mass of the
- Magnesia spinel a content of MgO of 32.70 mass%, a content of A1 2 0 3 of 66.73 mass% and a proportion of other oxides as follows: Si0 2 : 0.08 mass%; CaO: 0.28 mass%; Fe 2 0 3 : 0.21 mass%; Na 2 O: 0.00 mass%; K 2 0: 0.00 mass%; Sulfur (determined as elemental sulfur according to method B according to DIN 51085: 2015-01): 0.00 mass%.
- the sulfur component comprising used, used
- Masonry of a cement rotary kiln was in the form of on a Grain size below 5 mm broken magnesia stones before. Based on the total mass of the component comprising sulfur, this had in addition to MgO in a proportion of 84.03% by mass and in addition to sulfur (determined as elemental sulfur according to method B according to DIN 51085: 2015-01) in a proportion of 0.57 mass -%, a proportion of other oxides as follows: A1 2 0 3 : 10.35 mass%, Si0 2 : 0.56 mass%; CaO: 2.50 mass%; Fe 2 0 3 : 0.75 mass%; Na 2 0: 0.08 mass%; K 2 0: 1.16 mass%.
- Offset the following composition of the offset:
- the offset was made with a binder in the form of lignosulfonate in a proportion of 3.1 mass%, based on the offset without the
- Binder provided and then intimately mixed in a forced mixer, so that in particular the sulfur of the component comprising sulfur was distributed homogeneously over the offset. Subsequently, the offset was pressed into a green body, dried and finally fired at a temperature of 1480 ° C for a period of six hours, so that the components of the offset with each other
- Product was in the form of a cylindrical sample with a
- Diameter and a height of each 50 mm provided This sample was placed in a cylindrical vessel in which a water bath heated to 95 ° C was formed. The sample was located on a metal grid arranged above the water bath. The vessel was then closed with a conical lid having a circular opening about 2 cm in diameter. This formed a saturated around the sample
- the product according to the prior art was produced from an offset, which had only the above-described basic component, with a share of 83% by mass of sintered magnesia and 17% by mass of magnesia spinel, based on the total mass of the
- This offset was further treated according to the embodiment of the invention as set forth above and sintered to a refractory ceramic product. From this product, a sample was obtained, which was subjected in an identical manner to a random test as described above.
- the duration until the destruction of the sample was determined to be 39 hours.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein feuerfestes keramisches Erzeugnis, einen Versatz zur Herstellung eines solchen Erzeugnisses sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Erzeugnisses.
Description
Feuerfestes keramisches Erzeugnis, Versatz zur Herstellung eines solchen Erzeugnisses sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen
Erzeugnisses
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft ein feuerfestes keramisches Erzeugnis, einen Versatz zur Herstellung eines solchen Erzeugnisses sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Erzeugnisses .
Der Begriff„feuerfestes keramisches Erzeugnis" im Sinne der Erfindung bezeichnet insbesondere feuerfeste Erzeugnisse mit einer
Einsatztemperatur von über 600°C und bevorzugt feuerfeste Werkstoffe gemäß DIN 5 1060 : 2000-6, also Werkstoffe mit einem Kegelfallpunkt größer SK 17. Die Ermittlung des Kegelfallpunktes kann insbesondere gemäß DIN EN 993 - 12 : 1997-06 erfolgen.
Mit einem„feuerfesten keramischen Versatz" wird bekanntermaßen eine Zusammensetzung aus einer oder mehreren Komponenten
beziehungsweise Rohstoffen bezeichnet, durch die mittels einer
Temperaturbehandlung, also insbesondere mittels eines keramischen Brandes, ein feuerfestes keramisches Erzeugnis herstellbar ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein basisches feuerfestes keramisches Erzeugnis, konkret ein basisches feuerfestes keramisches Erzeugnis auf Basis MgO (Magnesiumoxid, mineralogisch„Periklas") .
Solch basische feuerfeste keramische Erzeugnisse auf Basis MgO haben sich grundsätzlich als feuerfeste keramische Erzeugnisse für
Hochtemperaturanwendungen bewährt. Insbesondere werden solche MgO-Erzeugnisse zur feuerfesten Zustellung von Aggregaten in der Metallindustrie, beispielsweise in Stranggussanlagen, sowie in
Glasschmelzöfen oder in Brennöfen der Nichtmetallindustrie,
beispielsweise in Tunnel- oder Drehrohröfen, zur feuerfesten Zustellung verwendet.
Während sich solche Erzeugnisse auf Basis MgO bei der
Hochtemperaturanwendung als hoch feuerfest erweisen, kann es bei der Lagerung und dem Transport solcher Erzeugnisse zu einer Schädigung derselben kommen. Denn das MgO in solchen Erzeugnissen neigt zur Hydratation und kann mit Feuchtigkeit zu Magnesiumhydroxid,
Mg(OH)2, reagieren, wodurch solche Erzeugnisse rissig werden und bei längerer Feuchtigkeitseinwirkung auch zerfallen können.
Es ist daher bekannt, feuerfeste keramische Erzeugnisse auf Basis MgO gegen eine solche Hydratation zu schützen, beispielsweise durch eine Imprägnierung der Erzeugnisse mit Bitumen oder Paraffin. Eine solche Imprägnierung ist j edoch zum einen mit erheblichen Kosten verbunden und führt zum anderen zu einer Verflüchtigung von Bestandteilen der Imprägnierung beim Aufheizen der imprägnierten Erzeugnisse bei deren Anwendung, was mit einer erheblichen Rauchentwicklung und
Geruchsbelästigung verbunden und daher in der Regel unerwünscht ist.
Ein dauerhafter S chutz der Erzeugnisse vor Hydratation kann hierdurch j edoch nicht gewährleistet werden, da eine solche Imprägnierung die Erzeugnisse nur oberflächlich schützt. Durch in das Volumen des
Erzeugnisses eindringende Feuchtigkeit kann es daher weiterhin zu einer Hydratation der Magnesia im Erzeugnis kommen.
Ferner können die feuerfesten Eigenschaften des Erzeugnisses durch die Imprägnierung verändert, insbesondere auch dessen Feuerbeständigkeit verschlechtert werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein feuerfestes keramisches Erzeugnis auf Basis MgO anzubieten, das gegen Hydratation geschützt ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein solch feuerfestes keramisches Erzeugnis auf Basis MgO zur Verfügung zu stellen, dass gegen Hydratation geschützt ist und gleichzeitig gegenüber einem vor Hydratation nicht geschützten Erzeugnis keine verschlechterten Eigenschaften aufweist, insbesondere keine
verschlechterten Feuerfesteigenschaften. Insbesondere liegt der
Erfindung auch die Aufgabe zugrunde, ein solches Erzeugnis zur
Verfügung zu stellen, bei dessen Aufheizen es zu keiner
Rauchentwicklung und Geruchsbelästigung kommt. Eine weitere Aufgabe besteht darin, einen Versatz zur Herstellung eines solchen Erzeugnisses zur Verfügung zu stellen. Schließlich besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Erzeugnisses zur Verfügung zu stellen.
Erfindungsgemäß wird zur Lösung der Aufgabe zur Verfügung gestellt ein feuerfestes keramisches Erzeugnis, umfassend die folgenden
Merkmale :
Das Erzeugnis weist eine keramische Bindung auf;
das Erzeugnis weist einen Anteil an MgO von wenigstens 75 Masse-% auf;
das Erzeugnis weist einen Anteil an S chwefel im Bereich von 0,01 bis 0,20 Masse-% auf.
Die vorgemachten Angaben in Masse-% geben j eweils den Anteil der betreffenden Komponente in Masse-%>, bezogen auf die Gesamtmasse des Erzeugnisses an.
Die Erfindung beruht auf der überraschenden Grunderkenntnis, dass feuerfeste, keramische Erzeugnisse auf Basis MgO wirksam gegen eine Hydratation des MgO im Erzeugnis geschützt sind, soweit der Gehalt an Gesamtschwefel im Erzeugnis in einem sehr spezifischen Massenanteil vorliegt. Erfindungsgemäß hat sich herausgestellt, dass dieser
spezifische Massenanteil an Gesamtschwefel im Erzeugnis im Bereich von 0,01 bis 0 ,20 Masse-%> liegt. Erfindungsgemäß hat sich
herausgestellt, dass der Schwefel die Hydratation des MgO im Erzeugnis nicht unterdrücken kann, soweit Schwefel unterhalb eines Anteils von 0,01 Masse-%) im Erzeugnis vorliegt. Ferner hat sich herausgestellt, dass die feuerfesten Eigenschaften des Erzeugnisses verschlechtert werden können, wenn der Anteil an Schwefel im Erzeugnis über 0,20 Masse-% liegt. Beispielsweise kann S chwefel mit weiteren Bestandteilen des Erzeugnisses bei der Anwendung desselben niedrig schmelzende Phasen bilden, die die Temperaturbeständigkeit, insbesondere seine
Heißfestigkeit, erheblich mindern können, soweit Schwefel in einem Anteil über 0,20 Masse-% im Erzeugnis vorliegt.
Erfindungsgemäß hat sich herausgestellt, dass der Hydratationsschutz durch Schwefel noch weiter verbessert und ein etwaig nachteiliger Einfluss des S chwefels auf das Erzeugnis noch besser verhindert werden kann, soweit der Anteil an Schwefel im Erzeugnis einem noch
spezifischeren Bereich von 0,01 bis 0,05 Masse-% angenähert ist.
Insoweit kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass Schwefel in einem Anteil von höchstens 0,20 Masse-%>, 0, 1 5 Masse-%>, 0, 10 Masse-%> oder 0,05 Masse-%> im Erzeugnis vorliegt. Insoweit kann bevorzugt beispielsweise vorgesehen sein, dass das Erzeugnis einen Anteil an Schwefel im Bereich von 0,01 bis 0, 1 5 Masse-%>, weiter bevorzugt im Bereich von 0 ,01 bis 0, 1 0 Masse-%> und besonders bevorzugt im Bereich von 0,01 bis 0 ,05 Masse-%> aufweist.
Die vorgemachten Angaben zum Anteil an Schwefel im Erzeugnis sind j eweils bezogen auf die Gesamtmasse des Erzeugnisses .
Die hierin gemachten Angaben zum Anteil an Schwefel im
erfindungsgemäßen Erzeugnis oder Versatz sind j eweils die Gehalte an Gesamtschwefel im Erzeugnis oder Versatz, die bestimmt sind nach Verfahren B (IR-Detektion nach Verbrennung) gemäß DIN 5 1 085 : 2015 - 01 . Dieses Bestimmungsverfahren beruht auf der Umsetzung des zu analysierenden Materials mit Sauerstoff in einem induktiv beheizten Tiegel und anschließender Infrarot-Detektion der S 02-Konzentration im Trägergasvolumen. Der Gehalt an Schwefel wird, ebenso wie im Rahmen der Erfindung in Bezug auf das erfindungsgemäße Erzeugnis und den erfindungsgemäßen Versatz, als elementarer S chwefel (S) angegeben.
Ferner ist insoweit Schwefel im Sinne der Erfindung nicht zwangsläufig freier Schwefel, sondern beispielsweise auch Schwefel in gebundener Form.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Schwefel über das Volumen des Erzeugnisses verteilt in diesem vorliegt, insbesondere über das gesamte Volumen des Erzeugnisses verteilt vorliegt. Hierdurch ist sichergestellt, dass das Erzeugnis über das gesamte Volumen wirksam gegen Hydratation des MgO geschützt ist. Um eine solche Verteilung des Schwefels über das Volumen des Erzeugnisses erreichen zu können, ist vorgesehen, dass bei der Herstellung des Erzeugnisses eine Schwefel umfassende Komponente in den Versatz eingebracht und mit den weiteren Komponenten beziehungsweise Rohstoffen des Versatzes gemischt wird, so dass der Schwefel über das Volumen des Versatzes und das aus diesem hergestellte feuerfeste keramische Erzeugnis verteilt ist.
Es kann vorgesehen sein, dass der S chwefel nicht homogen über das Volumen des Erzeugnisses verteilt in diesem vorliegt. Insbesondere kann hinsichtlich des Anteils an Schwefel ein Gradient im Erzeugnis
vorliegen. Beispielsweise kann der Anteil an S chwefel von den
Randbereichen des Erzeugnisses, beispielsweise von den Außenflächen des Erzeugnisses, zum inneren Bereich des Erzeugnisses hin zunehmen. Dies kann beispielsweise dadurch bedingt sein, dass sich während des keramischen Brandes des Erzeugnisses Schwefelanteile der S chwefel umfassenden Komponente des Versatzes, aus dem das Erzeugnis erstellt ist, in den Randbereichen stärker verflüchtigt haben als im inneren Bereich des Erzeugnisses . Die erfindungsgemäßen Anteile an Schwefel im erfindungsgemäßen Erzeugnis stellen daher Mittelwerte dar, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass keine Bereiche, insbesondere keine
makroskopischen Bereiche im erfindungsgemäßen Erzeugnis vorliegen, in denen der Anteil an Schwefel außerhalb, insbesondere nicht
wesentlich außerhalb der erfindungsgemäßen Anteile liegt.
Da eine Imprägnierung des Erzeugnisses zum Schutz vor einer
Hydratation des MgO im Erzeugnis nicht notwendig ist, kommt es bei der Anwendung des Erzeugnisses zu keiner Rauchentwicklung oder Geruchsbelästigung durch eine Verflüchtigung einer solchen
Imprägnierung.
Das erfindungsgemäße Erzeugnis weist einen Anteil an MgO von wenigstens 75 Masse-% auf, also beispielsweise auch einen Anteil an MgO von wenigstens 80 Masse-%> . Ferner kann das Erzeugnis
beispielsweise einen Anteil an MgO von höchstens 97 Masse-%> aufweisen, also beispielsweise auch von höchstens 95 oder 92 Masse-%> . Insoweit kann das Erzeugnis beispielsweise einen Anteil an MgO im Bereich von 75 bis 97 Masse-%> aufweisen, also beispielsweise auch im Bereich von 80 bis 95 Masse-%> oder im Bereich von 80 bis 92 Masse-%>.
Die vorgemachten Angaben zum Massenanteil von MgO im Erzeugnis sind j eweils bezogen auf die Gesamtmasse des Erzeugnisses.
Soweit hierin Angaben zu Anteilen an Oxiden im Erzeugnis gemacht werden, insbesondere Angaben zu den Anteilen der Oxide MgO, A1203 , CaO, Si02, Fe203 , K20 oder Na20, müssen diese Oxide nicht in reiner Form im Erzeugnis vorliegen. Vielmehr können diese Oxide in reiner Form und/oder in gebundener Form im Erzeugnis vorliegen.
Beispielsweise kann MgO im Erzeugnis als reines MgO (Periklas) und/oder als Magnesiaspinell (MgO · A1203) vorliegen. Ferner kann
beispielsweise das Oxid AI2O3 in Erzeugnis als reines AI2O3 (Korund) oder als Magnesiaspinell vorliegen.
Bei dem erfindungsgemäßen feuerfesten Erzeugnis handelt es sich um ein keramisches Erzeugnis, also ein Erzeugnis, das eine keramische Bindung aufweist. Eine solch keramische Verbindung wird bekanntermaßen durch Sintern beim Brand des Erzeugnisses hergestellt. Bei dem
erfindungsgemäßen Erzeugnis handelt es sich damit um ein keramisches, also gesintertes feuerfestes Erzeugnis .
Das Erzeugnis kann einen Anteil an AI2O3 im Bereich von 1 bis 20 Masse-% aufweisen. Insoweit kann das Erzeugnis beispielsweise einen Anteil an AI2 O3 von wenigstens 1 , 2, 3 , 4 oder 5 Masse-% aufweisen. Ferner kann das Erzeugnis beispielsweise einen Anteil an AI2O3 von höchstens 20 , 19, 1 8 , 17 oder 16 Masse-%> aufweisen. Insoweit kann das Erzeugnis beispielsweise auch einen Anteil an AI2O3 im Bereich von 3 bis 1 8 Masse-%) oder im Bereich von 5 bis 16 Masse-%> aufweisen.
Das Erzeugnis kann einen Anteil an CaO im Bereich von 0,5 bis 3 ,0 Masse-%) aufweisen, also beispielsweise auch einen Anteil an CaO von wenigstens 0 ,6 oder 0,7 Masse-%> und beispielsweise auch einen Anteil an CaO von höchstens 3 ,0 Masse-%>, 2,9 Masse-%>, 2, 8 Masse-%>, 2,7 Masse-%), 2 ,6 Masse-%> oder 2,5 Masse-%> . Insoweit kann das Erzeugnis beispielsweise auch einen Anteil an CaO im Bereich von 0,6 bis 2, 8 Masse-%o oder im Bereich von 0,7 bis 2,5 Masse-%> aufweisen.
Das Erzeugnis kann einen Anteil an S1O2 unter 1 ,5 Masse-% aufweisen, also beispielsweise auch unter 1 ,0 Masse-%>. Insoweit kann das Erzeugnis
beispielsweise einen Anteil an Si02 im Bereich von 0, 1 bis 1 ,5 Masse-% oder im Bereich von 0,3 bis 1 ,5 Masse-% aufweisen.
Das Erzeugnis kann einen Anteil an Fe203 unter 10 Masse-% aufweisen, also beispielsweise auch einen Anteil an Fe203 unter 5 oder unter 3 Masse-% . Insoweit kann das Erzeugnis beispielsweise einen Anteil an Fe203 im Bereich von 0, 1 bis 1 0 Masse-%>, im Bereich von 0, 1 bis 5 Masse-%) oder im Bereich von 0, 1 bis 3 Masse-%> aufweisen.
Das Erzeugnis kann einen Anteil an Na20 unter 0,5 Masse-% aufweisen, also beispielsweise auch einen Anteil an Na20 unter 0, 1 oder unter 0,05 Masse-% . Beispielsweise kann das Erzeugnis einen Anteil an Na20 im Bereich von 0 ,01 bis 0,5 Masse-%> oder im Bereich von 0,01 bis 0, 1 Masse-%) aufweisen.
Das Erzeugnis kann einen Anteil an K20 unter 0,2 Masse-% aufweisen, also beispielsweise auch einen Anteil an K20 unter 0, 1 Masse-%> .
Beispielsweise kann das Erzeugnis einen Anteil an K20 im Bereich von 0,01 bis 0, 1 Masse-%) aufweisen.
Das Erzeugnis kann einen Anteil an der Gesamtmasse an Na20 und K20 unter 0,5 Masse-%> aufweisen, also beispielsweise auch einen Anteil unter 0,2 oder 0, 1 Masse-%> . Beispielsweise kann der Anteil an der Gesamtmasse aus Na20 und K20 im Erzeugnis im Bereich von 0,01 bis 0,5 Masse-%) liegen.
Die vorgemachten Angaben an Massenanteilen zu MgO, A1203 , CaO, Si02, Fe203 , Na20 und K20 im Erzeugnis sind j eweils bezogen auf die Gesamtmasse des Erzeugnisses.
Neben den vorbezeichneten Stoffen, also MgO, AI2 O3 , CaO , S1O2 , Fe203 , Na20, K20 und Schwefel, kann das erfindungsgemäße Erzeugnis weitere Stoffe beispielsweise in einem Anteil unter 5 Masse-% aufweisen, also beispielsweise auch in einem Anteil unter 4, 3 , 2 oder unter 1 Masse-%, j eweils bezogen auf die Gesamtmasse des Erzeugnisses .
Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Anteil an Cr203 im Erzeugnis unter 5 Masse-%> liegt, also beispielsweise auch unter 4, 3 , 2 oder 1 Masse-%>, j eweils bezogen auf die Gesamtmasse des Erzeugnisses.
Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Anteil an freiem Kohlenstoff im Erzeugnis unter 3 Masse-%> liegt, also beispielsweise auch unter 2 oder unter 1 Masse-%>, j eweils bezogen auf die
Gesamtmasse des Erzeugnisses.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Versatz zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Erzeugnisses, umfassend die folgenden Merkmale : Eine Grundkomponente umfassend einen oder mehrere Rohstoffe auf Basis Magnesia;
eine Schwefel umfassende Komponente umfassend einen oder mehrere Schwefel umfassende Rohstoffe;
der Versatz weist einen Anteil an MgO von wenigstens 75 Masse-%> auf; der Versatz weist einen solchen Anteil an Schwefel auf, dass ein aus dem Versatz brennbares feuerfestes keramisches Erzeugnis einen Anteil an Schwefel gemäß dem erfindungsgemäßen feuerfesten keramischen
Erzeugnis aufweist.
Die Grundkomponente des Versatzes kann einen oder mehrere der folgenden Rohstoffe auf Basis von Magnesia umfassen: Sintermagnesia, Schmelzmagnesia, Sinterdoloma oder Schmelzdoloma. Bevorzugt umfasst die Grundkomponente einen Rohstoff auf Basis Magnesia in Form von Sintermagnesia.
Neben Rohstoffen auf Basis Magnesia kann die Grundkomponente einen oder mehrere weitere Rohstoffe umfassen, insbesondere einen oder mehrere Alumina (AI2O3) umfassende Rohstoffe, insbesondere einen oder mehrere der folgenden, Alumina umfassenden Rohstoffe:
Magnesiaspinell, Sinterkorund, Schmelzkorund, kalzinierte Tonerde, Galaxit, Herzynit oder Pleonast. Bevorzugt kann die Grundkomponente einen Alumina umfassenden Rohstoff in Form von Magnesiaspinell umfassen.
Bevorzugt umfasst die Grundkomponente wenigstens einen der Rohstoffe Sintermagnesia oder Magnesiaspinell . Besonders bevorzugt besteht die Grundkomponente aus wenigstens einem der Rohstoffe Sintermagnesia oder Magnesiaspinell. Ganz besonders bevorzugt besteht die
Grundkomponente aus den Rohstoffen Sintermagnesia und
Magnesiaspinell.
Der erfindungsgemäße Versatz kann Anteile an MgO, den weiteren Oxiden A1203 , CaO , Si02, Fe203 und Na20 und etwaigen weiteren
Stoffen entsprechend dem erfindungsgemäßen Erzeugnis aufweisen.
Insoweit gelten die zuvor zu den Anteilen dieser Stoffe in dem
erfindungsgemäßen Erzeugnis gemachten Ausführungen entsprechend zu den Anteilen dieser Stoffe in dem erfindungsgemäßen Versatz . Der Versatz kann Anteile an K20 aufweisen, die über den Anteilen an K20
im Erzeugnis liegen, da sich Anteile an K20 während des Brandes des Versatzes verflüchtigen können. Insoweit kann vorgesehen sein, dass der Versatz einen Anteil an K20 unter 2 ,5 Masse-% aufweist, also
beispielsweise auch einen Anteil an K20 unter 2,0 Masse-%, unter 1 ,0 Masse-%) oder unter 0,4 Masse-%>. Beispielsweise kann der Versatz einen Anteil an K20 im Bereich von 0,01 bis 2 ,5 Masse-%> aufweisen, also beispielsweise auch einen Anteil an K20 im Bereich von 0,01 bis 1 ,0 Masse-% .
Die Grundkomponente des Versatzes liegt derart im Versatz vor, beziehungsweise ist derart zusammengestellt, dass der Versatz insgesamt die erfindungsgemäßen Anteile an den vorbezeichneten Oxiden aufweist. Da insbesondere Rohstoffe auf Basis Magnesia und Alumina,
insbesondere Sintermagnesia und Magnesiaspinell, neben den
Hauptoxiden MgO und A1203 regelmäßig auch Anteile an einem oder mehreren der Oxide CaO , Si02, Fe203 , K20 und Na20 aufweisen, ist der Fachmann ohne weiteres in der Lage, die Rohstoffe derart zu einem erfindungsgemäßen Versatz zusammenzustellen, dass dieser insgesamt die erfindungsgemäßen Anteile an diesen Oxiden aufweist. Allerdings weisen Rohstoffe auf Magnesia und Alumina, insbesondere
Sintermagnesia und Magnesiaspinell, regelmäßig keine Anteile an
Schwefel auf, die es ermöglichen würden, einen Versatz zu
konfektionieren, der solche Anteile an Schwefel aufweist, dass hieraus ein feuerfestes keramisches Erzeugnis gebrannt werden könnte, das die erfindungsgemäßen Anteile an Schwefel aufweist. Daher ist
erfindungsgemäß vorgesehen, dass der erfindungsgemäße Versatz eine Schwefel umfassende Komponente aufweist, die einen oder mehrere Schwefel umfassende Rohstoffe umfasst. Diese S chwefel umfassende Komponente erlaubt es, solche Anteile an Schwefel im Versatz zu
verwirklichen, dass aus dem erfindungsgemäßen Versatz ein feuerfestes keramisches Erzeugnis gebrannt werden kann, das die
erfindungsgemäßen Anteile an Schwefel aufweist. Hierzu wird die Schwefel umfassende Komponente - j e nach Konzentration des
Schwefels in dieser Komponente - in entsprechenden Anteilen in den Versatz eingegeben.
Währen der erfindungsgemäße Versatz zu einem feuerfesten keramischen Erzeugnis gebrannt wird, gehen Anteile des Schwefels im Versatz in die Gasphase über und verflüchtigen sich, so dass diese Anteile anschließend nicht mehr zur Verfügung stehen, um ein gebranntes feuerfestes keramisches Erzeugnis mit den erfindungsgemäßen Anteilen an Schwefel zur Verfügung zu stellen. Erfindungsgemäß hat sich herausgestellt, dass bis zu über 80 Masse-%, insbesondere über 90 Masse-%, insbesondere 90 bis 98 Masse-%), bezogen auf die Gesamtmasse an Schwefel im Versatz, des im Versatz vorliegenden Schwefels sich während des Brandes verflüchtigen können. Insoweit ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Versatz einen solchen Anteil an S chwefel aufweist, dass ein aus dem Versatz brennbares feuerfestes keramisches Erzeugnis einen Anteil an Schwefel wie das hierin offenbarte erfindungsgemäße feuerfeste keramische Erzeugnis aufweist, also in der allgemeinsten
Ausführungsform einen Anteil an S chwefel im Bereich von 0,01 bis 0 ,20 Masse-%) . Welche genauen Anteile an S chwefel der Versatz aufweisen muss, um aus diesem ein feuerfestes keramisches Erzeugnis mit einen Anteil an Schwefel, wie es das hierin offenbarte erfindungsgemäße feuerfeste keramische Erzeugnis aufweist, zu brennen, ist durch den Fachmann durch Berechnungen oder experimentell ohne weiteres bestimmbar. Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Versatz - um einen solchen Anteil an Schwefel im feuerfesten
keramischen Erzeugnis zu verwirklichen - einen Anteil an Schwefel im Bereich von 0 ,02 bis 0,9 Masse-% aufweist, bezogen auf die
Gesamtmasse des Versatzes . Besonders vorteilhaft lässt sich aus dem erfindungsgemäßen Versatz ein erfindungsgemäßes Erzeugnis mit den erfindungsgemäßen Anteilen an Schwefel brennen, wenn der Versatz einen Anteil an S chwefel im Bereich von 0,03 bis 0,5 Masse-% aufweist und ganz besonders vorteilhaft, wenn dieser einen Anteil an S chwefel im Bereich von 0 ,06 bis 0,3 Masse-%> aufweist. Insoweit kann
beispielsweise auch vorgesehen sein, dass der Versatz einen Anteil an Schwefel von höchstens 0,9 Masse-%, 0,7 Masse-%, 0, 5 Masse-%, 0 ,4 Masse-%) oder 0,3 Masse-%> und beispielsweise einen Anteil an Schwefel von wenigstens 0,02 Masse-%, 0,03 Masse-%, 0,04 Masse-%, 0,05 Masse-%) oder 0,06 Masse-%> aufweist.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Schwefel umfassende Komponente wenigstens einen Schwefel umfassenden Rohstoff in Form eines gebrauchten feuerfesten
keramischen Erzeugnisses umfasst. Bei einem solchen gebrauchten feuerfesten keramischen Erzeugnis kann es sich insbesondere um einen oder mehrere der folgenden gebrauchten feuerfesten keramischen
Erzeugnisse handeln: Eine gebrauchte Ausmauerung eines
Zementdrehrohrofens oder eine gebrauchte Ausmauerung eines
Regenerators einer Glaswanne.
Bekanntermaßen entstehen während des Brennprozesses in Drehrohröfen zum Brennen von Zementklinker („Zementdrehrohröfen") oder in Öfen zum Erschmelzen und Behandeln von Glas („Glaswannen") gasförmige Substanzen, die in die feuerfeste Ausmauerung des Zementdrehrohrofens oder des Regenerators der Glaswanne eindringen und als S chwefel
umfassende Substanzen kondensieren, insbesondere als Alkalisulfate, beispielsweise als Kaliumsulfat (K2 SO4) oder Natriumsulfat (Na2 S 04) . Erfindungsgemäß hat sich nunmehr überraschend herausgestellt, dass eine solch gebrauchte, Schwefel umfassende Ausmauerung als Rohstoff verwendet werden kann, um den Anteil an Schwefel in einem
erfindungsgemäßen Versatz zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Erzeugnisses einzustellen. Als besonders vorteilhaft hat sich eine feuerfeste Ausmauerung eines Zementdrehrohrofens herausgestellt. Nach einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die S chwefel umfassende Komponente daher einen Schwefel umfassenden Rohstoff in Form einer gebrauchten Ausmauerung eines Zementdrehrohrofens. Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Schwefel umfassende
Komponente aus einer gebrauchten Ausmauerung eines
Zementdrehrohrofens besteht. Die gebrauchte Ausmauerung eines
Zementdrehrohrofens kann insbesondere eine solche auf Basis MgO sein, insbesondere mit einem Anteil an MgO von wenigstens 75 Masse-% oder von wenigstens 80 Masse-% . Ferner kann die gebrauchte Ausmauerung beispielsweise einen Anteil an MgO von höchstens 97 Masse-%> aufweisen, also beispielsweise auch von höchstens 95 oder 92 Masse-%> . Ferner kann die gebrauchte Ausmauerung beispielsweise einen Anteil an MgO im Bereich von 75 bis 97 Masse-%> aufweisen, also beispielsweise auch im Bereich von 80 bis 95 Masse-% oder im Bereich von 80 bis 92 Masse-% . Die vorgemachten Angaben zum Massenanteil an MgO in der gebrauchten Ausmauerung sind j eweils bezogen auf die Masse der Ausmauerung.
Die Grundkomponente kann in dem erfindungsgemäßen Versatz
beispielsweise in einem Anteil von wenigstens 50 Masse-%> vorliegen, also beispielsweise auch in einem Anteil von wenigstens 60, 70, 80, 90,
95 oder 99 Masse-%. Ferner kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Grundkomponente in einem Anteil von höchstens 99 Masse-% im Versatz vorliegt, also beispielsweise auch Anteil von höchstens 95 , 90, 80, 70 oder 60 Masse-% . Insoweit kann die Grundkomponente in dem Versatz beispielsweise in einem Anteil im Bereich von 50 bis 99 Masse- % vorliegen, bevorzugt beispielsweise auch in einem Anteil im Bereich von 60 bis 90 Masse-%> und besonders bevorzugt in einem Anteil im Bereich von 60 bis 80 Masse-%> .
Die Grundkomponente liegt bevorzugt in einer Korngröße von maximal 5 mm im Versatz vor. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Grundkomponente zu wenigstens 90 Masse-%>, bezogen auf die
Gesamtmasse der Grundkomponente, in einer Korngröße von höchstens 5 mm im Versatz vorliegt, bestimmt gemäß DIN EN 933 - 1 :2012-03.
Die Schwefel umfassende Komponente, beispielsweise in Form einer gebrauchten Ausmauerung eines Zementdrehrohrofens, kann
beispielsweise in einem Anteil von wenigstens 1 Masse-% im Versatz vorliegen, also beispielsweise auch in einem Anteil von wenigstens 5 , 10, 20, 30 oder 40 Masse-%> . Ferner kann vorgesehen sein, dass die Schwefel umfassende Komponente in einem Anteil von höchstens 60 Masse-% im Versatz vorliegt, also beispielsweise auch in einem Anteil von höchstens 50 Masse-%> oder 40 Masse-%> . Insbesondere kann die Schwefel umfassende Komponente in einem Anteil im Bereich von 1 bis 60 Masse-% im Versatz vorliegen, besonders bevorzugt in einem Anteil im Bereich von 10 bis 40 Masse-%> und ganz besonders bevorzugt in einem Anteil im Bereich von 20 bis 40 Masse-% .
Die Schwefel umfassende Komponente liegt bevorzugt in einer
Korngröße von maximal 5 mm im Versatz vor. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Schwefel umfassende Komponente zu
wenigstens 90 Masse-%, bezogen auf die Gesamtmasse der
Grundkomponente, in einer Korngröße von höchstens 5 mm im Versatz vorliegt, bestimmt gemäß DIN EN 933 - 1 : 2012-03.
Neben der Grundkomponente und der Schwefel umfassenden Komponente kann der Versatz noch einen oder mehrere weitere Komponenten aufweisen, bevorzugten in Anteilen unter 10 Masse-%, also
beispielsweise auch in einem Anteil unter 5 Masse-% oder unter 1
Masse-% .
Die zuvor gemachten Angaben zum Versatz, insbesondere auch die Angaben zu Anteilen an Schwefel im Versatz, beziehen sich auf den Versatz ohne etwaige Binder, die dem Versatz zugegeben werden können. Bevorzugt kann vorgesehen sein, dem Versatz wenigstes einen üblichen Binder zuzugeben, um die Bearbeitbarkeit des Versatzes zu verbessern oder einem aus dem Versatz geformten Grünkörper eine ausreichende Grünfestigkeit zu verleihen. Insoweit kann dem Versatz beispielsweise ein üblicher temporärer Binder zugegeben werden, beispielsweise Ligninsulfonat, beispielsweise in Anteilen bis zu 5
Masse-%), insbesondere in Anteilen im Bereich von 1 bis 5 Masse-%>, j eweils bezogen auf die Gesamtmasse des Versatzes ohne den Binder. Soweit solche Binder, wie beispielsweise auch Ligninsulfonat, Anteile an Schwefel aufweisen, sind diese für die Herstellung des
erfindungsgemäßen Erzeugnisses ohne Bedeutung, da sich
erfindungsgemäß herausgestellt hat, dass sich solche Anteile an Schwefel in Bindern beim Brennen des Erzeugnisses zu einem gesinterten
feuerfesten keramischen Erzeugnis praktisch vollständig verflüchtigen. Insoweit hat sich herausgestellt, dass etwaige Anteile an Schwefel, die solche Binder in dem gebrannten Erzeugnis hinterlassen, unterhalb eines Anteils von durchschnittlich 0,01 Masse-% Schwefel liegen, bezogen auf ein solches Erzeugnis . Erfindungsgemäß hat sich j edoch herausgestellt, dass bei solch geringen Anteilen an Schwefel ein Hydratationsschutz des Erzeugnisses durch diese S chwefelanteile nicht gegeben ist.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Erzeugnisses, umfassend die folgenden Merkmale : Zur Verfügungsstellung eines erfindungsgemäßen Versatzes;
Brennen des Versatzes zu einem feuerfesten keramischen Erzeugnis .
Das Brennen des Versatzes wird derart durchgeführt, dass Komponenten des Versatzes, insbesondere die Grundkomponente, miteinander versintern und hierdurch eine keramische Bindung ausbilden. Nach dem Brand liegt demnach ein gesintertes, also keramisches feuerfestes
Erzeugnis vor.
Um den Schwefel der S chwefel umfassenden Komponente über das gesamte Volumen des Versatzes zu verteilen, kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Versatz vor seinem Brand gemischt wird, insbesondere innig gemischt wird. Beispielsweise kann der Versatz in einem Zwangsmischer gemischt werden. Hierdurch kann erreicht werden, dass der S chwefel der S chwefel umfassenden Komponente über das gesamte Volumen des Versatzes und damit auch über das gesamte
Volumen des aus dem Versatz hergestellten Erzeugnisses verteilt ist.
Der Versatz kann vor seinem Brand geformt werden, beispielsweise durch Pressen, oder auch ungeformt gebrannt werden, also als
ungeformtes feuerfestes Erzeugnis beziehungsweise als sogenannte Masse verwendet werden.
Der Brand wird bei Temperaturen ausgeführt, bei denen Komponenten des Versatzes sintern. Beispielsweise kann das Brennen des Versatzes bei Temperaturen im Bereich von 1 .400 bis 1 .800°C, insbesondere bei etwa 1 .480°C durchgeführt werden.
Der Brand kann beispielsweise für eine Dauer im Bereich von drei bis zwölf Stunden, insbesondere für etwa sechs Stunden durchgeführt werden.
Ferner wird der Brand derart, insbesondere bei solchen Temperaturen und für eine solche Dauer, durchgeführt, dass das aus dem Versatz gebrannte feuerfeste keramische Erzeugnis einen Anteil an S chwefel gemäß dem erfindungsgemäßen Erzeugnis aufweist.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Sämtliche Merkmale der Erfindung können, einzeln oder in Kombination, beliebig miteinander kombiniert sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend näher erläutert.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel wurde zunächst ein Versatz zur
Verfügung gestellt, der die folgenden Komponenten in den folgenden Massenanteilen aufwies:
Eine Grundkomponente bestehend aus Sintermagnesia und
Magnesiaspinell: 70 Masse-%; und
eine Schwefel umfassende Komponente in Form einer gebrauchten
Ausmauerung eines Zementdrehrohrofens: 30 Masse-%.
Bezogen auf die Gesamtmasse des Versatzes lag in der Grundkomponente die Sintermagnesia in einem Anteil von 59 Masse-% und der
Magnesiaspinell in einem Anteil von 11 Masse-% vor. Die
Grundkomponente lag vollständig in einer Korngröße bis maximal 5 mm vor. Die Sintermagnesia wies, bezogen auf die Gesamtmasse der
Sintermagnesia, einen Anteil an MgO von 96,80 Masse-% und einen Anteil an weiteren Oxiden wie folgt auf: A1203: 0,04 Masse-%>, Si02: 0,77 Masse-%; CaO: 2,21 Masse-%; Fe203: 0,18 Masse-%; Na20: 0,00 Masse-%>; K20: 0,00 Masse-%>; Schwefel (bestimmt als elementarer Schwefel nach Verfahren B gemäß DIN 51085: 2015-01): 0,00 Masse-%.
Der Magnesiaspinell wies, bezogen auf die Gesamtmasse des
Magnesiaspinells, einen Anteil an MgO von 32,70 Masse-%, einen Anteil an A1203 von 66,73 Masse-% und einen Anteil an weiteren Oxiden wie folgt auf: Si02: 0,08 Masse-%; CaO: 0,28 Masse-%; Fe203: 0,21 Masse- %; Na20: 0,00 Masse-%; K20: 0,00 Masse-%; Schwefel (bestimmt als elementarer Schwefel nach Verfahren B gemäß DIN 51085: 2015-01): 0,00 Masse-%.
Die die Schwefel umfassende Komponente bildende, gebrauchte
Ausmauerung eines Zementrehrohrofens lag in Form von auf eine
Korngröße unter 5 mm gebrochenen Magnesia-Steinen vor. Bezogen auf die Gesamtmasse der Schwefel umfassenden Komponente, wies diese neben MgO in einem Anteil von 84,03 Masse-% und neben Schwefel (bestimmt als elementarer Schwefel nach Verfahren B gemäß DIN 51085: 2015-01) in einem Anteil von 0,57 Masse-%, einen Anteil an weiteren Oxiden wie folgt auf: A1203: 10,35 Masse-%, Si02: 0,56 Masse-%; CaO: 2,50 Masse-%; Fe203: 0,75 Masse-%; Na20: 0,08 Masse-%; K20: 1,16 Masse-%.
Insgesamt ergab sich hieraus, bezogen auf die Gesamtmasse des
Versatzes, folgende Zusammensetzung des Versatzes:
MgO: 85,92 Masse-%
A1203: 10,47 Masse-%
Si02: 0,63 Masse-%
CaO: 2,09 Masse-%
Fe203: 0,35 Masse-%
Na20: 0,02 Masse-%
K20: 0,35 Masse-%
S: 0,17 Masse-%
Der Versatz wurde mit einem Binder in Form von Ligninsulfonat in einem Anteil von 3,1 Masse-%, bezogen auf den Versatz ohne den
Binder, versehen und anschließend in einem Zwangsmischer innig gemischt, so dass insbesondere der Schwefel der Schwefel umfassenden Komponente homogen über den Versatz verteilt war. Anschließend wurde der Versatz zu einem Grünkörper gepresst, getrocknet und schließlich bei einer Temperatur von 1.480°C für eine Dauer von sechs Stunden gebrannt, so dass die Komponenten des Versatzes miteinander
versinterten. Während es Brandes verflüchtigte sich der Anteil an
Schwefel des Ligninsulfonats vollständig, und der Anteil an S chwefel der übrigen Komponenten des Versatzes verflüchtigte sich um etwa 88 % von 0, 17 Masse-% Schwefel im Versatz auf 0,02 Masse-% Schwefel im Erzeugnis. Nach Abkühlung lag ein feuerfestes keramisches Erzeugnis in Form eines erfindungsgemäßen feuerfesten keramischen Erzeugnisses vor. Die Zusammensetzung des Erzeugnisses war wie folgt:
MgO : 86,62 Masse-%
A1203 : 10,3 1 Masse-%
Si02 : 0,60 Masse-%
CaO : 2,01 Masse-%
Fe203 : 0,38 Masse-%
Na20 : 0,03 Masse-%
K20 : 0,03 Masse-%
S : 0,02 Masse-%
Auf Grund der innigen Vermischung der Komponenten des Versatzes lag der Schwefel über das gesamte Volumen des Erzeugnisses verteilt in diesem vor. Hierdurch war ein sehr guter Hydratationsschutz des
Erzeugnisses über sein gesamtes Volumen gegeben.
Zur quantitativen Bestimmung des Umfangs des Hydratationsschutzes durch den S chwefel im Erzeugnis wurde ein üblicher Angenottest durchgeführt, der regelmäßig zur Beurteilung der
Hydratationsbeständigkeit von basischen feuerfesten keramischen
Erzeugnissen angewandt wird. Bei einem Angenottest wird das Erzeugnis einer gesättigten Wasserdampfatmosphäre ausgesetzt und die Zeitdauer bis zur optisch wahrnehmbaren Zerstörung des Erzeugnisses bestimmt.
Im vorliegenden Fall wurde der Angenottest wie folgt durchgeführt:
Ein gemäß dem vorstehenden Ausführungsbeispiel hergestelltes
Erzeugnis wurde in Form einer zylindrischen Probe mit einem
Durchmesser und einer Höhe von j eweils 50 mm zur Verfügung gestellt Diese Probe wurde in ein zylindrisches Gefäß eingesetzt, in dem ein aui 95 °C aufgeheiztes Wasserbad ausgebildet war. Die Probe befand sich dabei auf einem oberhalb des Wasserbades angeordneten Metallrost. Da Gefäß wurde anschließend mit einem kegelförmigen Deckel, der eine kreisrunde Öffnung von etwa 2 cm Durchmesser aufwies, verschlossen. Hierdurch bildete sich um die Probe eine gesättigte
Wasserdampfatmosphäre . Anschließend wurde die Zeitdauer bis zur optisch wahrnehmbaren Zerstörung der Probe gemessen.
Insoweit wurde die Dauer bis zur Zerstörung der Probe des
erfindungsgemäßen Erzeugnisses auf 142 Stunden bestimmt.
Um die Hydratationsbeständigkeit des erfindungsgemäßen Erzeugnisses gemäß dem Ausführungsbeispiel mit einem feuerfesten keramischen Erzeugnis auf Basis MgO gemäß dem Stand der Technik zu vergleichen, wurde eine Vergleichsprobe aus einem solchen Erzeugnis gemäß dem Stand der Technik hergestellt und einem entsprechenden Angenottest unterworfen.
Das Erzeugnis gemäß dem Stand der Technik wurde aus einem Versatz hergestellt, der ausschließlich die vorbezeichnete Grundkomponente aufwies, und zwar mit einem Anteil von 83 Masse-% Sintermagnesia un 17 Masse-% Magnesiaspinell, bezogen auf die Gesamtmasse des
Versatzes .
Insgesamt ergab sich hieraus, bezogen auf die Gesamtmasse des
Versatzes, folgende Zusammensetzung dieses Versatzes gemäß dem
Stand der Technik:
MgO : 86, 8 Masse-%
A1203 : 10,5 Masse-%
Si02 : 0,8 Masse-%
CaO : 1 ,7 Masse-%
Fe203 : 0,2 Masse-%
Na20 : 0,0 Masse-%
K20 : 0,0 Masse-%
S : < 0,01 Masse-%
Dieser Versatz wurde gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie oben ausgeführt, weiter behandelt und zu einem feuerfesten keramischen Erzeugnis gesintert. Aus diesem Erzeugnis wurde eine Probe gewonnen, die in identischer Weise einem wie vorstehend ausgeführten Angenottest unterworfen wurde.
Dabei wurde die Dauer bis zur Zerstörung der Probe auf 39 Stunden bestimmt.
Durch die Erfindung konnte die Dauer bis zur Zerstörung des
Erzeugnisses demnach mehr als verdreifacht werden.
Claims
1. Feuerfestes keramisches Erzeugnis, umfassend die folgenden
Merkmale:
Das Erzeugnis weist eine keramische Bindung auf;
das Erzeugnis weist einen Anteil an MgO von wenigstens 75
Masse-% auf;
das Erzeugnis weist einen Anteil an Schwefel im Bereich von 0,01 bis 0,20 Masse-% auf.
2. Erzeugnis nach Anspruch 1 mit einem Anteil an Schwefel im Bereich von 0,01 bis 0,05 Masse-%.
Erzeugnis nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüch wobei das Erzeugnis einen Anteil an MgO im Bereich von 75 bi 97 Masse-% aufweist.
4. Erzeugnis nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Erzeugnis einen Anteil an AI2O3 im Bereich von 1 bis 20 Masse-% aufweist.
5. Erzeugnis nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Erzeugnis einen Anteil an CaO im Bereich von 0,5 bis 3 ,0 Masse-%) aufweist.
6. Erzeugnis nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Erzeugnis einen Anteil an S1O2 unter 1 ,5 Masse-%> aufweist.
7. Erzeugnis nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Erzeugnis einen Anteil an Fe203 unter 10 Masse-% aufweist.
8. Erzeugnis nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Erzeugnis einen Anteil an Na20 unter 0,5 Masse-%> aufweist.
9. Erzeugnis nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Erzeugnis einen Anteil an K20 unter 0,2 Masse-% aufweist.
Erzeugnis nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Erzeugnis einen Anteil an der Gesamtmasse aus Na20 und K20 unter 0,5 Masse-% aufweist.
Versatz zur Herstellung eines Erzeugnisses nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die folgenden
Merkmale :
Eine Grundkomponente umfassend einen oder mehrere Rohstoffe auf Basis Magnesia;
eine Schwefel umfassende Komponente umfassend einen oder mehrere Schwefel umfassende Rohstoffe;
der Versatz weist einen Anteil an MgO von wenigstens 75 Masse- % auf;
der Versatz weist einen solchen Anteil an Schwefel auf, dass ein aus dem Versatz brennbares feuerfestes keramisches Erzeugnis einen Anteil an Schwefel gemäß dem Erzeugnis nach Anspruch 1 aufweist.
Versatz nach Anspruch 1 1 , wobei die Grundkomponente einen mehrere der folgenden Rohstoffe auf Basis Magnesia umfasst: Sintermagnesia, S chmelzmagnesia, Sinterdoloma oder
Schmelzdoloma.
Versatz nach wenigstens einem der Ansprüche 1 1 oder 12, wobei die Grundkomponente neben einem oder mehreren Rohstoffen auf Basis Magnesia einen oder mehrere der folgenden, Alumina umfassenden Rohstoffe umfasst: Magnesiaspinell, Sinterkorund, Schmelzkorund, kalzinierte Tonerde, Galaxit, Herzynit oder
Pleonast.
Versatz nach wenigstens einem der Ansprüche 1 1 bis 13 , wobei die Schwefel umfassende Komponente einen Schwefel umfassenden Rohstoff in Form einer gebrauchten Ausmauerung eines
Zementdrehrohrofens umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines Erzeugnisses nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 1 0, umfassend die folgenden Merkmale : Zur Verfügungstellung eines Versatzes nach wenigstens einem der Ansprüche 1 1 bis 14;
Brennen des Versatzes zu einem feuerfesten keramischen
Erzeugnis .
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