DD237435A3

DD237435A3 - Verfahren zur zustellung von drehrohroefen mit feuerfesten erzeugnissen

Info

Publication number: DD237435A3
Application number: DD26762084A
Authority: DD
Inventors: Dieter Luepke; Albert Runtze; Rolf-Dieter Meyer; Fritz Bauer; Eva Liersch; Hans-Rainer Chudak
Original assignee: Petrolchemisches Kombinat
Priority date: 1984-09-26
Filing date: 1984-09-26
Publication date: 1986-07-16

Abstract

Das Verfahren zur Zustellung von Drehrohroefen mit feuerfesten Erzeugnissen geht davon aus, dass der zu verwendende Moertel unabhaengig vom Temperaturgradienten in der Auskleidung eine hohe Bindefaehigkeit und Eigenfestigkeit aufzuweisen hat. Des weiteren ist zur Erzielung der Verspannung der Ringlagen ein Nachwachsen, eine irreversible Dehnung durch die Modifikationsaenderung des Zuschlagstoffes feinkoerniger Sand, gezielt ausgebildet worden. Die Kaltfestigkeit des Moertels wird dabei durch eine Feinstkornluecke beim Sand erhoeht. Die Hochtemperatureigenschaften des Moertels nach der Dehydratisierung des Zementsteines sind ausgepraegt durch Phasenneubildungen in der Stoffgruppe CaO/Al2O3/SiO2, wo vor allem aus Aluminaten und Silikaten sowie Sand (SiO2) Gehlenit und/oder Anorthit entstehen koennen.

Description

und im Verhältnis von 1:15 mit Wasser verdünnter Sulfitablauge vermischten Mörtel verlegt und anschließend mittels Wasserdampf gesättigter Atmosphäre bei Temperaturen bis 100⁰C einer Warmbehandlung unterzogen werden.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zustellung von Drehrohrofen mit feuerfesten Erzeugnissen.

Die Zustellung kann überall dort angewendet werden, wo kontinuierlich Rückstände oder Produkte bei hohen Temperaturen in einem rotierenden Ofen verbrannt oder gesintert werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt ist die Zustellung von Drehrohrofen mit Schamottesteinen oder hochtonerdehaltigen Qualitäten. Auch ist die Verwendung von basischen Baustoffen auf Basis MgO und Cr₂O₃ für die feuerfeste Zustellung von Drehrohrofen bekannt. Dabei werden die Steine/vorzugsweise keilförmige Formsteine, mit eigens dafür hergestellten Mörteln die eine arteigene Zusammensetzung im Vergleich zu den feuerfesten Steinen aufweisen, im Drehrohrofen ringförmig versetzt vermauert. Solche arteigenen Mörtel haben dabei den Nachteil, daß die Verfestigung ausnahmslos in den temperaturbeanspruchten Zonen der Zustellung stattfindet, in der vielschichtige Sinterungsvorgänge anzutreffen sind. Diese Art der Mörtelbindung bedingt aberdie Ausbildung von Zonen, entsprechend dem Temperaturgradient, mit sehr niedriger Festigkeit, da die Tonbindung allein sich nachteilig auf die Standfestigkeit der Ausmauerung auswirkt.

Die Folge ist, daß sich die Fugen der feuerfesten Auskleidung nach relativ kurzer Zeit der Inbetriebnahme des Drehrohröfens durch mechanische Einflüsse, Dehnungsvorgänge am Ofenmantel sowie der Steinzustellung und durch Schwindungsvorgänge beim Mörtel selbst lockern, und Steine aus dem Mauerungsverband herauslösen, was zur Stillsetzung derpfenlinie führt, obwohl die Steine selbst noch keine Verschieißerscheinungen zeigen.

Bei den bekannten technischen Lösungen ist ferner von Nachteil, daß die Körnung der Magerung des Mörtels durch den zulässig hohen Korndurchmesser nach TGL 6316/01 von 1 bis 2 mm eine Vermauerung der Steine der minimierter Fugenstärke nicht möglich ist. Ferner hat man für thermisch niedrig beanspruchte Öfen deshalb eine Lösung durch Zusatz von Portland- oder Calziumaluminatzement zum herkömmlichen Mörtel angestrebt, die sich in der Praxis primär durch mangelnde Verarbeitungseigenschaften und unzureichende Kaltfestigkeit des Mörtels nicht bewährt hat.

Eine weitere bekannte technische Lösung für einen Mörtel mit Kaltfestigkeit besteht darin, Tonerdezement und Schamottemehl zu verwenden. Ein solcher Mörteltyp gewährleistet aber infolge mangelnder Verarbeitungseigenschaften und durch ebenfalls noch auftretende Schwindung bei der Trocknung in der thermischen Belastung kein Vermauern der Formsteine mit geringster Fugenstärke und somit keinen Mauerungsverband hoher Stabilität.

Zur Verbesserung der Sintereigenschaften der Mörtel hat man auch versucht, durch geeignete Flußmittel oder flußmittelreichere Rohstoffe das Sinterverhalten und damit die Steineinbindung im Mauerungsverband zu verbessern. Dies hat sich aber bei rotierenden Ofenanlagen, wie beispielsweise Drehrohröfen, nicht bewährt, weil der Temperaturgradient im Mauerwerk selbst und die Zonenbildung im Drehrohrofen nur unbedeutende zonale Versinterungen herbeiführen.

Gemäß DRP 752 151 ist eine feuerfeste Stampf- und Gießmasse bekannt, zu deren Herstellung neben geeignetem Magerkorn, Tonerdezement und Ton verwendet werden,

Diese Stampf-Und Gießmasse wird zu einem eigenständigen feuerfesten Werkstoff verarbeitet.

So ähnlich ist auch der Sachverhalt bei der Ausbesserungsmasse, die in ihrer Korngröße oberhalb 0,5 mm liegt, gemäß DRP 747 660, wozu unbedingt das Quarzgut als Anfallprodukt zu zerkleinern ist.

Der feuerfeste Ton und die Sulfitablauge dienen primär als Verarbeitungshilfe, wobei der Ton auch die

Hochtemperatureigenschaften bringen soll. .

Die Umwandlung von Quarz bei den entsprechenden Temperaturen beispielsweise

ß-Quarz 575 °C α-Quarz -

α-Quarz 870°C a-Tridymit

α-Quarz 125O⁰C a-Cristobalit I

γ

ist bekannter Stand der Technik, so auch der feuerbeständige Mörtel (Klebsand) aus Quarzsand und Ton bestehend. Bei Klebsanden jedoch (dies trifft für DE-OS 2 448 059 zu) ist der Q'uarzsand in hochfeiner Form anzutreffen, was zum einen zu einer spontanen Quarzumwandlung bei hohen Temperaturen führt (Aktivität durch die Oberfläche) und zum anderen bei der Handhabung des trockenen Mörtels wegen Silikosegefährdung erhebliche Schwierigkeiten zur Folge hat. Normaler Sand ist wegen der Korngröße und herkömmlicher Portlandzement wegen mangelhafter Festigkeit im unteren Temperaturbereich nicht für stabile Steinverbände geeignet (DE-OS 2 430 914).

ϊι uer cmiiuung

I der Erfindung ist es, die feuerfeste Zustellung eines Drehrohrofens mit dafür notwendigen Formsteinen zu einem Steinverband her Stabilität unabhängig von der Temperaturbelastung zu erreichen.

riegung des Wesens der Erfindung

ί technische Aufgabe der Erfindung besteht in der Entwicklung eines neuartigen Mörtels, der feuerfeste Zustellungen, zugsweise für Drehrohrofen mit temperaturunabhängiger Stabilität garantiert.

indungsgemäß werden dazu 20-60% Tonerdezement, 36-72% feinkörniger Sand im Körnungsbereich von 63 μηη bis 0,5 mm, 3% gemahlener Ton und im Verhältnis von 1:15 mit Wasser verdünnte Sulfitabiauge zu einem breiartigen und streichfähigen irtel aufbereitet. .

Zustellung von Drehrohrofen werden feuerfeste Formsteine mit diesem Mörtel verlegt und anschließend zur schnellsten shärtung mittels Wasserdampf gesättigter Atmosphäre bei Temperaturen bis 100⁰C einer Warmbehandlung unterzogen. Durch Verwendung von feinkörnigem Sand, im Kömungsbereich 63 um bis 0,5 mm entsteht, abgesehen vom natürlichen Silikatzusatz, e aluminatische Bindung über einen unverdünnten Zementstein. Die Sulfitablauge bedingt einen sehr niedrigen Wasserbedarf, s sich vorteilhaft auf die mechanischen Eigenschaften der Fugen auswirkt. Ferner bewirkt die verdünnte Sulfitablauge eine rzögerung der ansonsten schnell beginnenden Hydratation der Calziumaluminate, wodurch die Verarbeitungseigenschaften im gemessenen Zeitraum sich nicht verändern.

ner ist die sonst übliche Schwindung der Mörtelfuge, sowie teilweises Ablösen des Mörtels vom Steinmaterial insbesondere bei ien Temperaturen, nicht anzutreffen, da der in der Körnung definierte Sand bei hohen Temperaturen Modifikationsänderungen ι β —> α Quarz, —»et Tridymit —*_ α Cristobalit erfährt, die durch eine Voiumenzunahme zum Verspannen der feuerfesten skleidung beitragen, chfolgend sind noch einmal die Unterscheidungsmerkmale der erfindungsgemäßen technischen Lösung gegenüber dem Stand

Technik aufgeführt:

lohe Feinheit des Mörtels, wodurch geringste Fugenstärken < 1 mm gewährleistet werden.

"rotz der hohen Feinheit des Mörtels bestehen anwendungstechnisch vor der Mörteiaufbereiturig mit Wasser keine lesundheitsschädigeriden Stäube (Vermeidung von Silikosegefährdung}:

)ie Zugabe von Sulfitäblauge-Wasser-Gemisch hat eine Doppelwirkung zu erfüllen und zwar Verbesserung der 'erarbeitungseigenschaften des Mörtels durch oberflächenaktive Wirkungen sowie eine zeitlich begrenzte Verzögerung der lydratation der Ca-Aluminate durch die Anwesenheit von Ligninsulfonsäuren, Hexosen und Heptosen.

Ausbildung einer definierten Bindematrix, vorzugsweise < 0,2 mm, aus Kalziumaluminaten und Aluminiumsilikaten. lerbeiführung besonders guter Verarbeitungseigenschaften infolge der Körnungslücke, < 0,04 mm Kalziumaluminatzement und Uuminiumsilikat als Bindemittel, von 0,063 bis 0,5 mm in der Körnung definierter Sand als Magerung.

m hydraulisch aktiven Zustand zeigt die Bindematrix durch Ausbildung von CAH10, C2 AH8 und C3 ΑΉ6 besonders stabile OStigkeitseigenschaften.

m unteren Temperaturbereich etwa 500-1000"C wird die Schwindung des Mörtels infolge der Dehydratisierung der iydroaluminate durch einsetzende Quarzumwandlungen kompensiert. Ferner wird durch die gewählte Zusammensetzung eine reversible Dehnung und damit Verspannung der Auskleidung erreicht.

!ei der Anwendungstemperatur tritt zwischen der Bindematrix und der Magerung langzeitig einer verf rittende Reaktion von CA, :A2, AS2 und S zu Anorthit und oder Gehlenit ein, weshalb die Fugen an der thermisch belastenten Seite in ihrer Abriebfestigkeit

loch weiter erhöht werden. , .

)ie Erfindung ist nachfolgend in 3 Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

sführungsbeispiel 1

iinem Mischaggregat, vorzugsweise Freifallmischer, wurden nacheinander hochverdünnte Sulfitablauge, Tonerdezement TZ 70 ;h TGL 9738, getrockneter und gemahlener Ton Profen und Sand von Hohenbocka zu einem streichfähigen Mörtel aufbereitet.

getrocknete und gemahlene Ton Profen hatte nach der Trockensiebung einen Kornaufbau des Sekündärkornes von

Fraktion in	Anteil in
(Mm)	(%)
kleiner 63	38,8
63-200	25,2
200-500	22,8
500-1 000	10,5
größer 1 000	2,7

sei der Schlämmrückstand des Tones bei 63 μιη 0,7% betrug und das 200 Mm'Sieb vollständig passierte. Der verwendete Sand im Kornbau bei 63 bis 500 Mm und hatte folgende Verteilung

Fraktion in Anteil in '

kleiner 63 -

63-200 36,0

200-500 64,0

Der verwendete TZ 70 hatte bei 63 μηη einen Rückstand von 3,9%. Die Sulfitablauge - unverdünnt - hatte eine Dichte von 1,26 g/cm³ und wurde durch Mischen von 1 Teil Sulfitlauge und 15 Teilen Wasser für den Mörtel entsprechend verdünnt. Nach dem Mischungsverhältnis von

45 Ma.-% Tonerdezement . , .

50 Ma.-% Sand und

. S Ma.-% gemahlener Ton

oder unter Berücksichtigung der Schüttdichten, ausgedrückt in Volumenteilen, von 3 Volumenteile Tonerdezement

3 Volumenteile Sand und

1 Volumenteil gemahlener Ton

wurde der Mörtel im Freifallmischer unter Zusatz von 0,25 Liter verdünnter Sulfitlauge pro kg trockener Mischung hergestellt. Das Vermauern der keilförmigen Steine erfolgte nach an sich bekannten Methoden. Es wurde festgestellt, daß zwei Keilsteine, über eine Mörtelschicht entsprechend verbunden, sich ohne Schwierigkeiten im Winkel von 90° zur Fuge problemlos scheibenweise spalten ließen, ohne daß die Fuge sich dabei lockerte. Dieses positive Verhalten wurde auch nach Trocknung und thermischer Vorbehandlung der Proben bei 800,1000,1200⁰C in der Muffel und bei PK 146 in einem Industrieofen festgestellt. Demgegenüber lösten sich bei den bekannten feuerfesten Mörteln, wie z. B. Schamotte-, Kornschamotte- und Mullitkorundmörtel nach TGL 6316/01, bei gleicher Vorbehandlung und Beanspruchung beim Spaltvorgang die über eine Mörtelfuge verbundenen Steine. Vorteilhaft wirkte sich zur Intensivierung der aluminatischen Bindung sofort nach Beendigung der Zustellung eine Warmbehandlung aus, wobei kurzzeitig ein mit Wasser gesättigter Dampf bei Temperaturen bis 100⁰C in den Drehrohrofen eingeleitet wurde.

Ausführungsbeispiel 2

Nach der Zusammensetzung von

20 Ma.-% Tonerdezement ^j

72 Ma.-% feinkörniger Sand und

8 Ma.-% gemahlener Ton '

wird unter Zusatz von 170 ml/kg trockener Mörtel im Verhältnis 1 :-15 verdünnte Sulfitlauge in einem Freifallmischer zu einem streichfähigen Mörtel aufbereitet. Die verwendeten Rohstoffe entsprachen in ihren Merkmalen den bereits im Ausführungsbeispiel 1 genannten Parametern. Das Vermauern von keilförmigen Steinen und Schamotteplättchen erfolgte nach an sich bekannten Methoden. Wie schon im Ausführungsbeispiel 1 wiedergegeben, wurde festgestellt, daß zwei Plättchen oder Keilsteine, über eine Mörtelschicht entsprechend miteinander verbunden, sich bereits nach Austrocknung der Ausmauerung ohne Trennung voneinander scheibenweise im Winkel von 90 zur Fuge spalten ließen. Dies ist auch nach stufenweiser thermischer Beanspruchung bei 800,1000 sowie 1 200⁰C in einer elektrisch beheizten Muffel und nach Brand der Probe in einem Industrieofen bei PK 146 anzutreffen.

Ausführungsbeispiel 3

!n einem weiteren Ausführungsbeispiel wurde der Spezialmörtel bei erhöhtem Zementanteil gefertigt. Nach der Zusammensetzung . 60Ma.-%TZ70 '

36 Ma.-% feinkörniger Sand und

4 Ma.-% gemahlener Ton . . . . wurde für 1 kg trockener Mörtel zur Erreichung der Verarbeitungskonsistenz 220 ml 1:15 verdünnte Sulfitlauge benötigt.

Nach dem Vermauern von entsprechenden Steinen ergaben die Prüfungen beim Spalten der Proben im Winkel von 90° zur Mörtelfuge das bereits in den vorhergehenden Beispielen, auch bei unterschiedlicher Temperaturbeanspruchung, geschilderte positive Bruchbild.

In Betracht gezogene Druckschriften

DE-OS 2448059 (CÖ4ß,35/66)

DE-OS' 2430914 (C04B,35/68) ' .

DRP 752151 (80 b, 8/14) .

DRP 747 660 (80 b, 8/14)

Claims

Erfindungsanspruch:

Verfahren zur Zustellung von Drehrohröfen mit feuerfesten Erzeugnissen mittels eines streichfähigen, schnell aushärtenden und bei hohen Temperaturen versinternden sowie treibenden Mörtels, gekennzeichnet dadurch, daß die feuerfesten Formsteine mit dem aus

20-60% Tonerdezement

36—72% feinkörnigem Sand im Körnungsbereich von 63 μιη bis 0,5 mm 4- 8% gemahlenem Ton bestehenden