DD282293A3 - Hochwertige, alumosilikatisch gebundene Alpha-Al tief 2o tief 3-haltige Erzeugnisse - Google Patents

Hochwertige, alumosilikatisch gebundene Alpha-Al tief 2o tief 3-haltige Erzeugnisse

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DD282293A3
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Abstract

Das Gebiet, auf das sich die Erfindung bezieht, ist die Herstellung von feuerfesten Erzeugnissen fuer pyrotechnische Anlagen mit vielschichtigen Beanspruchungsmerkmalen. Das Ziel sowie die Aufgabe der Erfindung besteht darin, hochwertige alumosilikatisch gebunden *-Al ind2 O ind3 haltige Erzeugnisse bei mittleren Brenntemperaturen, die in der Feuerfest-Industrie bei 1450-1520 grdC liegen, herstellen zu koennen. Das Wesen der Erfindung kommt dadurch zum Ausdruck, dass anstelle der ueblich verwendeten Tone und/oder Kaoline unter Nutzung bekannter Verfahren teilweise oder vollstaendig aktivierte glimmerhaltige Schluffsande und/oder aktiverte SiO ind2 -reichte industrielle Anfallprodukte und/oder aktivierte feldspathaltige Sande als Bindemittel eingesetzt werden.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft die Herstellung von hochwertigen a-AI2O3-haltigen Erzeugnissen, welche alumosilikatisch gebunden sind.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Bekannt ist die Herstellung von Korundschamotte-, Mullit-Korund- und Korundsteinen, wo mittels Ton und/oder Kaolin als Bindemittel die alumosilikatische Bindung realisiert wird (TGL 4324, TGL 27792/01, Feuerfestkunde von Härders und Kienow, Springerverlag 1960, Seite 637-639).
Auch ist bekannt, daß höchstwertige a-AI2O3-haltige Steine durch Zusatz von Magnesiumoxid zum Zwecke der Spinellbildung bei hohen Temperaturen herstellbar sind. Ferner ist bekannt, das Verfahren zur Herstellung von hochwertigen Mullit-Korund-Steinen, wo bei hohen Temperaturen Siliziumdioxid (Quarzmehl mit einem SiO2-Gehalt größer 98%) und Aluminiumoxid (Weißkorund mit mindestens 98% AI2O3) über die Mullitsynthese eine A3S2 und/oder A2S-Bindung erreicht wird. Weiterhin ist bekannt, wo zum Zwecke der Einbindung von 0.-AI2O3 (Korund) Zusätze wie Magnesiumoxid, Quarzitsand und Calciumoxid verwendet werden (DRP 606801,193Ί).
Auch ist bekannt, daß hochwertige a-AI2O3-haltige Steine mit Mullit eingebunden werden können (Harbison - Walker, Ceram. Ind. Bd. 32 [1939] S. 52).
Ferner ist bekannt, daß a-AI2O3-haltige Steine unter Verwendung eines trocken- und/oder naßmechanisch aktivierten Bindemittels, welches aus a-AI2O3 und Ton und/oder Kaolin besteht, hergestellt werden können (DD 84586; F. Bauet und H. Tzschieter - Der Einfluß des Anteiles von Feinkorundkorn auf die Eigenschaften unplastisch hergestellter Korund-Schamotteerzeugnisse, Silikattechnik 18 (1967) Heft 9).
Nachteilig bei den bekannten Verfahren ist, daß bei Erzeugnissen mit guten oder sehr guten Gebrauchswerteigenschaften Brenntemperaturen oberhalb 1 6000C, teilweise sogar größer 1 7000C erforderlich sind, d. h., die Produktion derartiger Feuerfestbaustoffe erfordert eine spezifische Brenntechnik.
Weiterhin ist nachteilig, daß bei den ton- und/oder kaolingebundenen a-Al2O3-haltigen Steinen bei Brenntemperaturen um 1450-1 5200C durch mangelhafte Sillimanit- und Mullitausbildung und relativ hohem Schmelzphasenantei! in der Matrix nur unzureichende, im Vergleich zum Rohstoffeinsatz, Werkstoffkennwerte anzutreffen sind. Bei den bekannten Korund-Schamottesteinen und auch Mullit-Korundsteinen wirken sich diese werkstoffbezogenen Unzulänglichkeiten durch mangelhafte mechanische sowie thermomechanische Eigenschaften aus.
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist es, die; Nachteile der bei Temperaturen um 1 500°C gebrannten Erzeugnisse durch stoffliche Kombinationen unter Nutzung an sich bekannter Verfahren vollständig auszuschalten.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Das Wesen der Erfindung besteht darin, eine stoffliche Kombination gefunden zu haben, die es gestattet, insbesondere Ci-AI2O3 (Normalkorund) alumosilikatisch so einzubinden, daß die a-AI2O3-haltigen Erzeugnisse trotz relativ niedrigen Brenntemperaturen gute bis sehr gute mechanische und thermomechanische Festigkeiten aufweisen.
Erfindungsgemäß wird die technische Aufgabe dadurch gelöst, daß ein natürlicher Rohstoff namens Schluffsand, der Glimmer enthält, allein oder in Gegenwart von CI-AI2O3, ggf. unter Zusatz von Mineralisatoren bis zu 5% der allgemeinen Formel MeF, MeF2, MeF3 sowie deren Doppelsalze aktiviert und bis zu 30% teilweise oder vollständig anstelle von Ton und/oder Kaolin zur Einbindung von Ci-AI2O3 und Ronschamotte und/oder Kaolinrohschamotte und/oder synthetischem Mullit eingesetzt ist.
Anstelle des glimmerhaltigen Schiuffsandes kann auch ein SiO2-reiches industrielles Anfallprodukt und/oder ein feldspathaltiger Sand die Rolle des aktiven alumosilikatisch wirkenden Bindemittels in der beschriebenen Form übernehmen.
Es erwies sich als vorteilhaft, daß die so eingestellte Rohmischung mit minimiertem Ton und/oder Kaolinanteil, welcher vorzugsweise kleiner 5 Ma.-% sein sollte, über einem Schlicker der Rohmischung zuzuführen ist.
Die Vorteile der stofflichen Kombinationen bestehen darin, daß die Matrix umfassender Sillimanit und Mullit enthält und daß durch die Zähigkeit des entstehenden Kieselglases oberhalb 15000C sehr gute mechanische und thermomechanische Eigenschaften im Vergleich zu den ton- und/oder kaolingebundenen a-AI2O3-haltigen Steinen auftreten.
Ein weiterer Vorteil besteht dann, daß zur Erzielung der stabilen alumosilikatischen Bindung, die auch eine hohe Abriebfestigkeit dieser feuerfesten Baustoffe zur Folge hat, nur Brenntemperaturen um 1450 bis 1 52O0C erforderlich sind, was den Betrieben der Feuerfest-Industrie verfahrenstechnisch entgegenkommt.
Die Erfindung wird nachstehend in den Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Ausführungsbeispiele Ausführungsbeispiei 1:
Dor natürliche Rohstoff - Freienwalder Schluffsand - mit der Kornverteilung von
kleiner40pm = 6%
= 1%
= 15%
90-200pm = 76%
größer200pm = 2%
wird trockenmechanisch so aktiviert, daß eine Kornverteilung von
kleiner 40 pm = 61,7%
40-63 pm = 23,5%
63-90μήι = 13,6%
90-200 pm = 1,2%
größer 200 pm = 0%
erreicht wird.
Nach der Zusammensetzung
10 Ma.-% aktivierter Schluffsand
22 Ma.-% Normalkorund, Körnung NKFg, 20 Ma.-% Norm! !korund, Körnung 20/40,
11 Ma.-% Normalkorund, Körnung
37 Ma.-% Kaolinrohschamotte, Körnung 1-3mm
wird durch Zusatz einer bestimmten Menge Schlicker, der aus 5 Gewichtsteilen Wasser, 3 Gewichtsteilen Sulfitlauge und Gevvichtsteilen Kaolin besteht, zwecks Erzielung der Preßgemengefeuchte und Grünfestigkeit des Formlinge das Preßgemenge nach bekannten Verfahren aufbereitet.
Die Formlinge, hergestellt bei einem Preßdri'ckvon 800kp/cm2, zeigen nach dem Brennprozeß unter industriemäßigen Bedingungen im Tunnelofen bei PK 148 folgende Eigenschaften:
Rohdichte (g/cm3) 2,40
offene Porosität (%) Druckfestigkeit bei Raumtemperatur (kp/cm2)
Druckfeuerbeständigkeit T0,6-Wert (0C) größer 1660
Ausführungsbeispiel 2:
Der natürliche Rohstoff- Freienwalder Schluffsand - und Normalkorund, Körnung NKFg, werden in dem Verhältnis 10:22 so trockenmechanisch gemeinsam aktiviert, daß der Rückstand bei40pm = 49,2% und bei 63pm = 26,3% beträgt.
Nach der Zusammensetzung
32 Ma.-% Mischmahluny 20 Ma.-% Normalkorund, Körnung 20/40 11 Ma.-% Normalkorund, Körnung 37 Ma.-% Kaolinrohschamotte, Körnung 1-3mm
wird durch Zusatz einer bestimmten Menge Schlickers, der aus 5 Gewichtsteilen Wasser, 3 Gewichtsteilen Sulfitlauge und Gewichtsteilen Kaolin besteht, zwecks Erzielung der Preßgemengefeuchte und Grünfestigkeit des Formlings das Preßgemenge nach bekannten Verfahren aufbereitet.
Die Formlinge, hergestellt bei einem Preßdruck von 800kp/cm2, zeigen nach dem Brennprozeß unter industriemäßigen Bedingungen im Tunnelofen bei PK148 folgende Eigenschaften:
Rohdichte (g/cm3) 2,51
off.ene Porosität (%) ^ 18,5
Druckfestigkeit bei Raumtemperatur (kp/cm2) 683
Druckfeuerbeständigkeit Το,β-Wert (0C) größer 1640
Ausführungsbeispiel 3:
Der natürliche Rohstoff-FreienwalderSchluffsand-und Normalkorund, Körnung 250-5C, werden in dem Verhältnis 10:22 unter Zusatz von 1 % Aluminiumfluorid als Mineralisator so trockenmechanisch gemeinsam aktiviert, daß der Rückstand bei 40μηι - 38,6% und bei 63pm = 17,3% beträgt.
Nach der Zusammensetzung
32 Ma.-% Mischmahlung 20 Ma.-% Normalkorund, Körn-ing 20/40 11 Ma.-% Normalkorund, Körnung 63 37 Ma.-% Kaolinrohschamotte, 1-3 mm
wird durch Zusatz einer bestimmten Menge Schlicker, der aus 5 Gewichtsteilen Wasser, 3 Gewichtsteilen Sulfitablauge und Gewichtsteilen Kaolin besteht, zwecks Erzielung der Preßgemengefeuchte und Grünfestigkeit des Formlings das Preßgemenge nach bekannten Verfahren aufbereitet.
Die Formlinge, hergestellt bei einem Preßdruck von 800kp/<m2, zeigen nach dem Brennprozeß unter industriemäßigen Bedingungen im Tunnelofen bei PK 148 folgende Eigenschaften:
Rohdichte (g/cm3) 2,50
offene Porosität (%) 18,6
Druckfestigkeit bei Raumtemperatur (kp/cm2) 837
Druckfeuerbeständigkeit To.e-Wert (0C) 1 7CO
Ausführungsbeispiel 4: Nach der Zusammensetzung
30 Ma.-% Mischmahlung nach Ausführungsbeispiel 2 22 Ma.-% Normalkorund, Körnung 20/40 11 Ma.-% Normalkorund, Körnung 63 37 Ma.-% synthetischer Mullit, .Körnung 1-3mm
wird durch Zusatz einer bestimmten Menge Schlicker, der aus 5 Gewichtsteilen Wasser, 3 Gewichtsteilen Sulfitlauge und Gewichtsteilen Kaolin besteht, welcher zur Erzielung der Preßgemengefeuchte und Grünfestigkeit des Formlings dient, daß Preßgemenge nach bekannter Verfahrensweise aufbereitet.
Die Formlinge, hergestellt bei einem Preßdruck von 500kp/cm2, zeigen nach dem Brennprozeß unter industriemäßigen Bedingungen im Tunnelofen bei PK 150 folgende Eigenschaften:
Rohdichte (g/cm3) 2,57
offene Porosität (%) 21,5
Druckfestigkeit bei Raumtemperatur (kp/cm2) 501
Druckfeuerbeständigkeit T06-WeK (0C) größer 1700 (bei 17000C noch keine Deformation erkennbar).
Ausführungsbeispiel 5: Nach der Zusammensetzung
30 Ma.-% Mischmahlung nach Ausführungsbeispiel 2 22 Ma.-% Normalkorund, Körnung 20/40 11 Ma.-% Normalkorund, Körnung 63 37 Ma.-% Normalkorund, Körnung 160
wird durch Zusatz einer bestimmten Menge Schlicker, der aus 5 Gewichtsteilen Wasser, 3 Gewichtsteilen Sulfitlauge und Gewichtsteilen Kaolin besteht, welcher zur Erzielung der Preßgemengefeuchte und Grünfestigkeit des Formlings dient, das Preßgemenge nach bekannten Verfahren aufbereitet. Die Formlinge, hergestellt bei einem Preßdruck von ?P0 kp/cm2, zeigen nach dem Brennprozeß unter industriemäßigen Bedingungen im Tunnelofen bei P!< 150 folgende Eigenschaften:
Rohdichte (g/cm3) 2,83
offene Porosität (%) 20
Druckfestigkeit bei Raumtemperatur (kp/cm2) 710
Druckfeuerbeständigkeit T0l6-Wert (0C) größer 1700 (bei 1 700°C noch keine Deformation erkennbar).

Claims (5)

1. Hochwertige, alumosilikatisch gebundene a-AI2O3-haltige Erzeugnisse, gekennzeichnet dadurch, daß die Rohmischung aus
2-30 Ma.-% aktiviertem Schluffsand
2-20 Ma.-% Ton und/oder Kaolin
10-95 Ma.-% 0.-AI2O3 -
5-80 Ma.-% konventionelle Rohschamotte und/oder Kaolinrohschamotte und/oder synthetischem Mullit
besteht.
2. Hochwertige, alumosilikatisch gebundene a-AI2O3-haltige Erzeugnisse nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Rohmischung anstelle des aktivierten Schiuffsandes ein aktiviertes SiO2-reiches industrielles Anfallprodukt und/oder aktivierten feldspathaltigen Sand enthält.
3. Hochwertige, alumosilikatisch gebundene a-AI2O3-haltige Erzeugnisse nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Schluffsand und/oder das SiO2-reiche industrielle Anfallprodukt und/oder der feldspathaltige Sand mit Ci-AI2O3 gemeinsam, ggf. unter Zusatz von Mineralisatoren der allgemeinen Formel MeF, MeF2, MeF3 sowie deren Doppelsalze bis zu 5%, auf trocken- oder naßmechanischem Wege aktiviert ist.
4. Hochwertige, alumosilikatisch gebundene a-AI2O3-haltige Erzeugnisse nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der noch in der Rohmischung verbleibende Ton und/oder Kaolinanteil kleiner5%vorzugsweise eingestellt und übereinen Schlicker dem Gemenge zugeführt ist.
5. Hochwertige, alumosilikatische gebundene a-AI2O3-haltige Erzeugnisse nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Mineralisator über einen Schlicker der Rohmischung zugeführt ist.

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