DD280920A3 - Verfahren zur Herstellung reaktionsmullitgebundener Mullitsteine - Google Patents
Verfahren zur Herstellung reaktionsmullitgebundener MullitsteineInfo
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Abstract
Verfahren zur Herstellung reaktionsmullitgebundener Mullitsteine mit einem Al ind 2 O ind 3-Gehalt bis 85%, dadurch gekennzeichnet, dass der synthetische Mullit mit den Kornfraktionen 5-35% synthetischen Mullit kleiner 0,09mm, 10-40% synthetischen Mullit kleiner 1mm, 20-60% synthetischen Mullit1-3mm, 5-30% synthetischen Mullit3-5mm eingesetzt wird.
Description
Anwendungsgebiet der Erfindung
Mullitsteine sind im AI2O3-Gehalt angereicherte alumosilikatische Werkstoffe mit einer z.T. hohen thermischen Beständigkeit. Ihr Tonerdegehalt liegt in der Regel oberhalb 70% AI2O3. Dabei ist man bestrebt, die Umsetzung der Ausgangskomponenten zu synthetischem Mullit der 3:2 (3AI2O-) · 2SiO2) und der 2:1 Zusammensetzung (2AI2Oa · SiO2) maximal zu gestalten. Bekannt ist die Herstellung von Mullitsteinen aus den Rohstoffen geschlämmter Kaolin und calzinierte Tonerde. Es ist weiterhin bekannt, daß die Rohstoffkomponenten einer gemeinsamem Trocken- und/oder Naßaktivierung unterzogen und nach bekannten Verfahren zu synthetischer Mullitrohschamotte, oie als Rohstoff für die Steinherstellung dient, verarbeitet. Dazu werden 10% Rohprodukt (aktiviertes Rohstoffgemisch) und 90% Mullitrohschamotte oder ausschließlich Mullitrohschamotte in verschiedenen Kornfraktionen zu Steinen verarbeitet. Obwohl der Tonerdegehalt auf 73% AI2O3 eingestellt ist, beträgt der Mullitgehalt (3:2 Mullit) im Finalprodukt zur 70-75%.
Die nach diesem Verfahren hergestellten Mullitsteine haben den Nachteil, daß die Mullitausbildung in der Qualität und Quantität unvollkommen ist, wodurch Deformationen beim Erzeugnisbrand, niedrige thermische Belastbarkeit, ungenügerde Druckfestigkeit bei Raumtemperatur und mangelhafte Temperaturwechselbeständigkeit zu verzeichnen sind.
Außerdem ist bekannt die Herstellung von synthetischen Mullitsteinen aus dan Rohstoffen Quarzmehl und calz. Ί jnerclo unter Zusatz von Bariumverbindungen als Sinterhilfe bei gleichzeitig resistenzerhöhender Wirkung.
Diese Erzeugnisse dienen speziell als Feuerfestbaustoffe für die Zustellung von Glasschmelz- und Fritteöfen.
Ferner ist bekannt die Herstellung von synthetischen Mullitsteinen aus Schmelzkorn. Dieses Verfahren setzt sehr hohe Brenntemperaturen (oberhalb 1 75O0C) voraus, um eine ausreichende Verfestigung durch eine Rekristallisation zu erhalten.
Infolge Zersetzungserscheinungen des Mullits in Korund und Schmelze in Abhängigkeit des Anteiles an Fremdoxiden und der Brenntemperatur beinhalten die bekannten Verfahren den Nachteil der ungenügenden Mullitausbildung. Dies bezieht sich auf die Menge und die Form der Mullitkristallausbildung in der Bindematrix sowie zwischen der Bindematrix und den übrigen bis zu 5mm großen Kornaggregaten.
Zweck der Erfindung ist es, diese Nachteile vollständig bzw. weitestgehend auszuschalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung reaktionsgebundener Mullitsteine zu schaffen, die sich durch eine hohe mechanische und thermomechanische Festigkeit sowie eine gute Temperaturwechselbeständigkeit auszeichnen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß synthetischer Mullit, hergestellt nach dem Sinter- oder Schmelzverfahren, im AI2O3-Gehalt größer der 3:2 oder 2:1 Zusammensetzung eingestellt und bei der Erzeugnisfertigung mit einer aktivierten SiO2-reichen Komponente als Bindesubstanz zur Reaktion gebracht wird. Zu diesem Zweck wird aktivierter Quarzsand mit synthetischem Mullit, z.B. den Kornfraktionen kleiner 0.09mm, 0-1 mm und 1-3mm, ;u einem Preßgemenge aufbereitet und bei Preßdrücken von mind. 400kp/cm2 zu Formkörpern verdichtet, die nach der Trocknung bei Temperaturen oberhalb 1 6007C gebrannt werden.
Der synthetische Mullit wird mit den Kornfraktionen
5-35% synthetischer Mullit kleiner 0,09mm 10-40% synthetischer Mullit kleiner 1 mm 20-60% synthetischsr Mullit 1-3mm
5-30% synthetischer Mullit 3-5mm
eingesetzt.
Der Anteil SiO2-enthaltender Bindesubstanz beträgt 1-20%.
Es wird synthetischer Mullit den Korngrößen 0-1,1-3und3-5mm mit Sulfitablauge oder geeigneten organischen Mitteln und Wasser gemischt, mit 5-35% synthetischem Mullit kleiner 0,09mm sowie 1-20% SiO2 enthaltender Bindesubstanzu versetzt, zu Formkörpern verarbeitet, getrocknet und bei Temperaturen oberhalb 16000C gebrannt.
Der synthetische Mullit kleiner 0,09mm und die SiO2-haltige Bindesubstanz werden nach einer trocken- und/oder naßmechanischen Mischmahlung als eine Komponente dem Mischprozeß zugeführt.
Es wurde gefunden, daß bei einem reaktionsmullitgebundenen Mullitstein, hergestellt nach diesem Verfahren, die mechanischen und thermomechanischen Werkstoffkennwerte enorm verbessert ausgebildet sind.
Die Vorteile dieses Verfahrens bestehen darin, daß sich Mullitkristalle im Vergleich zu Mullitrohmischung oder Mullitmehl als Bindemittel zusätzlich durch Reaktion des SiO, mit dem festen AI2O3 des Mullits ausbilden und daher in Gegensatz zu dem genannten Bindemittel auf den Mullitkörpern aufwachsen, wodurch eine kristalline Bindung zwischen der Matrix und dem Korngerüst entsteht. Durch die höhere Reinheit der Bindesubstanz wird außerdem der Anteil an Schmelzphase reduziert. Damit wurden hohe mechanische und thermomechanische Eigenschaften erreicht.
Außerdem zeichnet sich der reaktionsmullitgebundene Mullitwerkstoff infolge der besonderen Ausbildung der Mullitbindung durch eine gute Temperaturwechselbeständigkeit aus.
Die Erfindung wird nachstehend in einem Ausführurigsbeispiel näher erläutert.
Ausführungsbeispiel
Gereinigter Quarzsand wird in geeigneten Zerkleinerungsaggregaten rücksta idslos auf eine Korngröße kleiner 0,125 mm aufgemahlen, der Anteil der Kontraktionen kleiner 0,063mm soll dabei mind. 90% betragen. In einem Zwangsmischer werden dann
5Ma.-% aktivierter Quarzsand kleiner 0,125mm 25Ma.-% Schmelzmullit mit 78% AI2O3, Korngröße kleiner 0,09mm 20Ma.-% Schmelzmullit mit 78% AI2O3, Korngröße kleiner 1 mm 50Ma.-% Schmelzmullit mit 78% AI2O3, Korngröße 1-3mm
unter Zusatz von Wasser und Sulfitablauge zu einem Preßgemenge aufbereitet. Die Verarbeitung des Preßgemenges erfolgt auf üblichen Presseneinrichtungen, wobei der Preßdruck mind. 400kp/cm2 betragen soll. Nach dem Trocknungsprozeß erfolgt der Steinbrand bei mind. 16000C, vorzugsweise bei Temperaturen um PK173-175. Ein so hergestellter reaktionsmullitgebundener Mullitstein zeichnet sich durch folgende Eigenschaftsmerkmale aus:
| AI2O3-Gehalt | rd.74% |
| Dichte | 3,21 g/cm3 |
| Rohdichte | 2,54 g/cm3 |
| Wasseraufnahme | 7,5% |
| Offene Porosität | 19% |
| Gesamtporosität | 21% |
| Druckfestigkeit bei | |
| Raumtemperatur | 670 kp/cm2 |
| Druckfeuerbeständigkeit | |
| 2 kp/cm2 Belastung, T0 6-Wert | 175O0C |
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung reaktionsmuliitgebundener Mullitsteine mit einem AI2O3-Gehalt bis 85%, dadurch gekennzeichnet, daß der synthetische Mullit mit den Kornfraktionen 5-35% synthetischen Mullit kleiner 0,09mm
10-40% synthetischen Mullit kleiner 1 mm
20-60% synthetischen Mullit 1-3mm
10-40% synthetischen Mullit kleiner 1 mm
20-60% synthetischen Mullit 1-3mm
5-30% synthetischen Mullit 3-5mm
eingesetzt wird.
eingesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 1-20% SiO2-enthaltende Bindesubstanz verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß synthetischer Mullit mit den Korngrößen 0-1,1-3 und 3-5 mm mit Sulfitablauge oder geeigneten organischen Mitteln und Wasser gemischt, mit 5-35% synthetischem Mullit kleiner 0,09 mm sowie 1-20% SiO2 enthaltender Bindesubstanz versetzt, zu Formkörpern verarbeitet, getrocknet und bei Temperaturen oberhalb 16000C gebrannt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der synthetische Mullit kleiner 0,09mm und die SiO2-enthaltende Bindesubstanz nach einer trocken- und/oder naßmechanischen Mischmahlung als eine Komponente dem Mischprozek zugeführt werden.
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