DE3347250C2 - Basische, feuerfeste Steine oder Massen auf der Basis von Mischungen aus Olivin-Magnesia und/oder Magnesium-Aluminium-Spinell, deren Herstellung und Verwendung - Google Patents

Basische, feuerfeste Steine oder Massen auf der Basis von Mischungen aus Olivin-Magnesia und/oder Magnesium-Aluminium-Spinell, deren Herstellung und Verwendung

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Abstract

Die Erfindung betrifft basische feuerfeste Steine oder Massen auf Basis von Olivin-Magnesia-Mischungen, gegebenenfalls mit einer Zusatzmenge an Magnesium-Aluminium-Spinell oder auf der Basis von Magnesium-Aluminium-Spinell, insbesondere für die Auskleidung von Zementdrehrohröfen und Regeneratoren von Glaswannenöfen. Die erfindungsgemäßen basischen, feuerfesten Steine oder Massen sind dadurch gekennzeichnet, daß sie Celsian oder zur Bildung von Celsian bei Brenn- oder Anwendungstemperaturen fähige Bestandteile in einer Menge von 1 bis 20 Gew.-%, berechnet als Bariumoxid, enthalten. Die Vorteile der erfindungsgemäßen basischen, feuerfesten Steine oder Massen liegen darin, daß ihre Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit gegenüber alkalihaltigen Salzen aus dem Zementrohmehl und gegenüber alkali- und SO3-haltigen Ofengasen im Vergleich zu anderen üblichen basischen, feuerfesten Steinen oder Massen verbessert ist.

Description

Die Erfindung betrifft basische, feuerfeste Steine oder Massen auf der Basis von Mischungen aus Olivin-Magnesia und/oder Magnesium-Aluminium-Spinell (MgO · AI2O3), insbesondere für die Auskleidung von Zementdrehrohröfen und Regeneratoren von Glaswannenöfen.
Die basischen feuerfesten Steine oder Massen auf der Basis von Mischungen aus überwiegend Olivin und Magnesia in untergeordneter Menge werden als Forsteritsteine oder -massen bezeichnet, da durch das Brennen aus dem natürlichen Material Olivin der Forsterit gebildet wird; daneben liegt Magnesiumferrit und Periklas vor. Nach der DE-PS 23 08 171 sind auch Forsteritsteine (gebrannte feuerfeste Formkörper auf der Grundlage von Magnesiumsilikat) mit einem Anteil von Magnesium-Aluminium-Spinell (MgO · AI2O3) bekannt. Feuerfeste Steine auf der Basis von Magnesia und Magnesium-Aluminium-Spinell werden als Periklas-Spinellsteine bezeichnet.
Aus der deutsche!. Patentschrift 5 36 799 sind bereits keramische Massen auf Basis von Celsian, d.h. BaO · AI2O3 · 2 S1O2, bekannt, die eine bessere Basenbeständigkeit der hieraus hergestellten Formkörper besitzen. Diese Massen enthalten jedoch überwiegend die zur Bildung von Celsian notwendigen Bestandteile und nach dem Brennen tritt neben Celsian ein Glas und MuI-Ht auf. Die Beständigkeit der Massen gegenüber der Korrosion durch Alkali ist aber gering.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von basischen, feuerfesten Steinen oder Massen, die eine verbesserte Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit gegenüber alkalihaltigen Salzen aus dem Zementrohmehl und gegenüber alkali- und S03-haItigen Ofengasen im Vergleich zu gebrannten oder chemisch gebundenen, basischen Steinen auf der Basis von Olivin-Magnesia-Mischungen oder Magnesium-Aluminium-Spinell besitzen, wobei die erfindungsgemäßen Steine oder Massen ihre vorteilhaften Eigenschaften bereits erreichen, wenn sie bei niedrigeren Temperaturen gebrannt werden oder bei neidrigeren Anwendungstemperaturen eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäßen basischen, feuerfesten Steine oder Massen sind dadurch gekennzeichnet, daß sie CeI-sian oder ein Gemisch, das bei Brenn- oder Anwendungstemperatur Celsian bildet, in einer Menge von 1 bis 20 Gew.-%, berechnet als Bariumoxid, enthalten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die erfindungsgemäßen Steine oder Massen Celsian oder ein Celsian bildendes Gemisch in einer Menge von
3 bis 8 Gew.-%, berechnet als Bariumoxid.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die gebrannten Steine durch die Anwendung einer Brenntemperatur von 1100 bis 15000C gekennzeichnet
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der basischen, feuerfesten Steine ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsmischung aus Olivin-Magnesia und/oder Magnesium-Aluminium-Spinell (MgO · AI2O3) ein Gemisch mit Bariumsulfat als Celsian bildender Bestandteil zugesetzt wird.
Die Herstellung der basischen, feuerfesten Steine oder Massen erfolgt in üblicher Weise durch Vermischen der Ausgangsmaterialien, die in geeigneter Korngröße vorliegen.
Als Feuerfest-Ausgangsmaterial wird bei den erfindungsgemäßen basischen, feuerfesten Steinen oder Massen Olivin verwendet. Olivin ist ein natürlich vorkommendes Material, das gegebenenfalls in geeigneter Weise aufgearbeitet und auf die gewünschten Korngrößen zerkleinert wird. Dieses Olivin-Ausgangsmaterial kann in Korngrößen bis 6 mm, vorteilhafterweise bis
4 mm und vorzugsweise bis 3 mm eingesetzt werden. Der zweite Bestandteil in den Feuerfest-Ausgangsmischungen ist Magnesia. Dieses Magnesia wird vorteilhafterweise als Magnesiasinter eingesetzt und liegt in üblichen Korngrößen vor, vorteilhafterweise in Korngrößen bis 0,2 mm. Magnesium-Aluminium-Spinell (MgO AI2O3) wird als gesintertes Vorprodukt mit ebenfalls üblicher Korngrößenverteilung verwendet, z. B. bis 6 mm, vorteilhafterweise bis 3 mm. In den Olivin-Magnesia-Mischungen liegt die Magnesia als Magnesiasinter in Mengen von 2 bis 10Gew.-% vor.
Gegebenenfalls kann in dem Feuerfest-Ausgangsgemisch noch Magnesium-Aluminium-Spinell in einer Menge von 5 bis 15 Gew.-% vorliegen.
Der in den erfindungsgemäßen Steinen oder Massen enthaltene Celsian wird vorzugsweise in gemahlener Form, d. h. mit einer Korngröße bis 0,6 mm eingesetzt Falls in den basischen, feuerfesten Steinen oder Massen der Celsian nicht als fertig vorgebildetes Produkt, sondern in Form der zur Bildung von Celsian bei Brenntemperaturen oder Anwendungstemperaturen der erfindungsgemäßen Steine oder Massen fähigen Bestandtei-Ie zugesetzt wird, kann als Bariumoxid liefernder Bestandteil entweder Bariumcarbonat oder vorzugsweise Bariumsulfat in fein gemahlener Form, d. h. als sogenanntes Mehl mit einer Korngröße unterhalb von 0,09 mm und vorzugsweise unterhalb von 0,04 mm, eingesetzt werden. Als weiterer Bestandteil zur Bildung von Celsian bei Brenntemperaturen oder Anwendungstemperaturen werden feinteiliges AI2O3 und/oder S1O2 enthaltende Materialien, wie Korund, calcinierte Toner-
3
de, feuerfester Ton, Aluminiumsilikate (ungefähre Zu- Es wurde die Arbeitsweise von Beispiel 1 wiederholt,
sammensetzung Al2O3SiO2, z.B. Andalusit, Kerphalit), d.h. auf 100 Gew.-Teile des Magnesium-Aluminium-Quarz, Quarzgut und pyrogene Kieselsäure verwendet Spinells wurden 10 Gew.-Teile Bariumäulfatmehl und Diese AhOySiOrliefernden Bestandteile werden eben- Gev/.-Teile Kerphalitmehl zugesetzt falls in fein gemahlener Form eingesetzt, d. h. mit einer 5 Die aus dieser Mischung hergestellten Steine wurden Korngröße unterhalb von 0,09 mm und vorzugsweise ebenfalls im Tunnelofen bei 1450° C gebrannt unterhalb von 0,04 nun.
Die Mengenverhältnisse der zar Bildung von Celsian fähigen Bestandteile werden so ausgewählt daß die Bildung der Celsianphase, d. h. BaO · AI2O3 · 2 SiO2 mög-Hch ist Geringe Oberschußmengen oder Unterschußmengen an Al2O3 oder SiO2 stören in diesem Fall nicht, da neben dem Celsian in geringerer Menge noch andere Mineralphasen bzw. Glasphasen gebildet werden.
Bei der Herstellung der basischen, feuerfesten Steine oder Massen können weitere auf dem Feuerfestgebiet üblicherweise verwendeten Zusatzstoffe eingesetzt werden. 3eispiele hierfür sind organische Bindemittel, d. h. temporäre Bindemittel, wie Sulfitablauge oder eine chemische Bindung herbeiführende Bindemittel, wie -,Magnesiumsulfat oder Natriumpolyphosphat. Bei der Herstellung der basischen, feuerfesten Steine oder Massen wird weiterhin noch Wasser nach Bedarf zugesetzt, wobei die Wassermenge von der Art des herzustellenden Endproduktes abhängig ist Diese Wassermenge kann jedoch aufgrund von einfachen Vorversuchen festgelegt werden.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert:
30
Beispiel 1
5 Gew.-Teile Magnesia mit einer Korngröße bis 0,2 mm, 45 Gew.-Teile Olivin mit einer Korngröße von 1 bis 6 mm und 50 Gew.-Teile Olivin mit einer Korngröße bis 1 mm wurden in einem Mischer gründlich vermischt. Hierzu wurden 10 Gew.-Teile Bariumsulfatmehl mit einer Korngröße unterhalb von C,09 mm und 15 Gew.-Teile Kerphalit mit einer Korngröße unterhalb von 0,09 mm zugesetzt. Weiterhin zu dem Gemisch noch 2,4 Gew.-Teile Sulfitablauge als temporäres, organisches Bindemittel sowie 1 Gew.-Teil Wasser zugesetzt und gründlich vermischt Aus dieser Mischung wurden Steine hergestellt, diese wurden bei 14500C im Tunnelofen gebrannt nachdem sie vorher bei 120° C getrocknet worden waren.
Beispiel 2
Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch 5 Gew.-Teile Magnesia, 10 Gew.-Teile Magnesium-Aluminium-Spinell und 40 Gew.-Teile Olivin mit einer Korngröße von 1 bis 6 mm und 45 Gew.-Teile Olivin mit einer Korngröße bis 1 mm verwendet wurden.
Es wurden Steine mit einer Rohdichte von 2,71 und einer Kaltdruckfestigkeit von 90 N/mm2 erhalten.
Beispiel 3
60
Als Feuerfest-Ausgangsmaterial wurde in diesem Beispiel ein synthetisch hergestellter Magnesium-Aluminium-Spinell verwendet. Die Korngrößenverteilung dieses Spinells betrug:
65
20 Gew.-% —0,1 mm
50 Gew.-% 0,1 -2 mm
30 Gew.-% 2—4 mm

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Basische, feuerfeste Steine oder Massen auf der Basis von Mischungen aus Oüvin-Magnesia und/ oder Magnesium-Aluminium-Spinell (MgO - AI2O3), insbesondere für die Auskleidung von Zementdrehrohröfen und Regeneratoren von Glaswannenöfen, dadurch gekennzeichnet, daß sie Celsian oder ein Gemisch, das bei Brenn- bzw. Anwendungstemperatur Celsian bildet, in einer Menge von 1 bis 20 Gew.-%, berechnet als Bariumoxid, enthalten.
2. Basische, feuerfeste Steine oder Massen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Celsian oder ein Celsian bildendes Gemisch in einer Menge von 3 bis 8 Gew.-%, berechnet als Bariumoxid, enthalten.
3. Basische, feuerfeste Steine auf Basis der Mischungen von Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Brenntemperatur von 1100 bis 15000C.
4. Verfahren zur Herstellung der basischen, feuerfesten Steine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsmischung aus Olivin-Magnesia und/oder Magnesium-Aluminium-Spinell (MgO · AI2O3) ein Gemisch mit Bariumsulfat als Celsian bildender Bestandteil zugesetzt wird.
5. Verwendung der basischen, feuerfesten Steine oder Massen nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Auskleidung von Zementdrehrohröfen und Regeneratoren von Glaswannenöfen.
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