DE3720460A1

DE3720460A1 - Verfahren zur herstellung eines gebrannten, feuerfesten magnesiasteins auf der grundlage von sintermagnesia und feinverteiltem zirkonsilikat

Info

Publication number: DE3720460A1
Application number: DE19873720460
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr Weichert
Original assignee: Didier Werke AG
Current assignee: Didier Werke AG
Priority date: 1987-06-20
Filing date: 1987-06-20
Publication date: 1988-12-29
Also published as: IT8804834A0; FR2616778B1; FR2616778A1; GB2206110B; IT1221387B; GB8812938D0; GR880100300A; AT394038B; GR1000325B; ATA129088A; GB2206110A; DE3720460C2

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

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.

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.