DE2425598A1 - Verfahren zur herstellung von gebrannten magnesitsteinen - Google Patents
Verfahren zur herstellung von gebrannten magnesitsteinenInfo
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Description
Österreichisch-Amerikanische Magnesit Aktiengesellschaft, Radenthein, Österreich.
Verfahren zur Herstellung von gebrannten Magnesitsteinen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gebrannten Magnesitsteinen, die mit kohlenstoffhaltigen Stoffen
imprägniert sind.
Es ist bereits bekannt, gebrannte basische, feuerfeste Steine, wie Magnesitsteine, mit Teer, Pech od.dgl. kohlenstoffhaltigen
Stoffen zu imprägnieren, um ihre Haltbarkeit zu erhöhen. Beim Erhitzen in neutraler oder reduzierender Atmosphäre werden
die kohlenstoffhaltigen Stoffe zersetzt, d.h. sie verkoken, und der gebildete Kohlenstoff, der sogenannte Restkohlenstoff, bleibt
in den Poren der Steine zurück und erfüllt diese in mehr oder minder großem Umfang. Durch diesen Restkohlenstoff wird der Verschleiß
von imprägnierten Steinen gegenüber nicht-imprägnierten Steinen aus dem gleichen Material wesentlich herabgesetzt, und zwar
umso mehr, Je vollständiger die Poren der Steine mit Kohlenstoff
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gefüllt sind. Man ist daher grundsätzlich bestrebt, in die Steine
möglichst viel Kohlenstoff einzubringen, und man verwendet aus diesem Grunde zum Imprägnieren flüssige oder geschmolzene organische
Stoffe mit einer möglichst hohen Kohlenstoffausbeute.
Wie die Praxis zeigt, erfolgt bei Verwendung von Teer, Pech
u.dgl. zur Steinimprägnierung nicht nur ein Füllen der Poren der imprägnierten Steine, sondern es muß auch eine gewisse Ablagerung
von hochmolekularen Komponenten der Imprägniermittel an der Steinoberfläche
in Form von Schichten, Schlieren oder Tropfen in Kauf genommen werden. Im allgemeinen steigt die iTeigung zu solchen Ablagerungen
bzw. Abscheidungen an der Steinoberfläche mit zunehmendem Gehalt an Anthracen-Unlöslichem in dem verwendeten Imprägniermittel.
Anderseits nimmt aber auch die Kohlenstoffausbeute mit
einer Erhöhung des Gehaltes an Anthracen-Unlöslichem in dem Imprägniermittel zu. "it dem allgemeinen Bestreben nach höheren Restkolilenstoffmengen
in den Steinen, die durch eine Erhöhung des Gehaltes an Anthracen-Unlöslichem erreicht werden können, vergrößern
sich' daher auch die Schwierigkeiten, die sich durch die Bildung von Ablagerungen an der Steinoberfläche ergeben. Diese Schwierigkeiten
äußern sich im wesentlichen in einer zusätzlichen Dehnung und Unregelmäßigkeiten in der Zustellung. Zu ihrer !Beseitigung
ist ein aufwendiges Nachputzen der Steine in gesundheitsschädlicher bzw. gesundheitsgefahrdender Atmosphäre erforderlich.
Zur Vermeidung dieser Unzulänglichkeiten ist bereits versucht worden, zur Herstellung von feuerfesten, gebrannten Kagnesitsteinen
als Imprägniermittel eine kolloidale alkoholische Dispersion eines Feststoffes, wie eine Dispersion aus Kohlenstoff,
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Kieselsäure, Tonerde oder Magnesiumhydroxyd, zu verwenden. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß alkoholische Dispersionen
vor allem wegen ihrer Feuergefährlichkeit, aber auch infolge ihrer
hohen Kosten in einem keramischen Großbetrieb nicht angewendet werden können.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, ein Verfahren zur Herstellung von gebrannten Magnesitsteinen, die mit kohlenstoffhaltigen
Stoffen imprägniert sind, zu schaffen, bei welchem die den oben angeführten bekannten Verfahren dieser Art anhaftenden Nachteile
vermieden sind. Es wurde gefunden, daß dies dann gelingt, wenn die gebrannten Steine mit einer wässerigen Dispersion von Ruß imprägniert-
und nach dem Imprägnieren mit trockener Warmluft von mindestens 100° C, vorzugsweise mindestens 150° C, getrocknet werden.
Das Verfahren gemäß der Erfindung hat gegenüber den bekannten
Verfahren einer Imprägnierung mit Teer, Pech od.dgl. die Vorteile,
daß es wesentlich einfacher und auch angenehmer durchzuführen ist als eine Imprägnierung mit heißem, übelriechendem Teer oder
Pech. Gegenüber dem v/eiteren bekannten Imprägnierungsverfahren mit alkoholischen Dispersionen ergeben sich die Vorteile eines gefahrlosen
und weit weniger aufwendigen Arbeitens. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können in den Steinen sehr hohe Gehalte
an Restkohlenstöff erreicht werden, wie sie sonst nur durch
Anwendung von Pech mit einem hohen Gehalt an Anthracen-Unlöslichem
oder durch eine mehrmals aufeinanderfolrende Tauchung bzw. Imprägnierung
erhaltbar sind. Bei Imprägnierung mit einer Rußdispersion ist es nicht erforderlich, die Steine vor dem Imprägnieren zu erhitzen.
Dadurch kann der Aufwand für die Anlieferung und Lagerung von heißem Pech oder Teer entfallen, und es erübrigt sich auch die
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Installation von Abgasvorrichtungen zu einer Entfernung von Teerdämpfen
aus der Anlage und den Arbeitshallen, in denen die heißen Steine nach, dem Imprägnieren gehandhabt werden. </enn die Imprär;-nierunp;
der Steine unter Druck erfolgt, kann in- normaler Atmosphäre
gearbeitet werden und die Verwendung von Stickstoff ist unnötig.
Ein Nachputzen der auf die erfindungsgemäße V/eise mit einer
Rußdispersion imprägnierten Steine ist nicht erforderlich.
Beim Verfahren gemäß der Erfindung ist es im allgemeinen
zweckmäßig, eine möglichst hochprozentige Rußdispersion zu verwenden,
jedoch kann durch Einstellung des Rußgehaltes dieser Dispersion, z.B. dxirch Verdünnung einer konzentrierten Dispersion, die
I.Tenge des in den Poren der Steine zurückbleibenden Restkohlenstoffes
geregelt werden. Vorteilhaft wird eine wässerige Dispersion mit einem Gehalt von 30 bis 50 ''Ji vorzugsweise 35 bis 40 /ύ, Ruß
verwendet, deren restliche Bestandteile von ":ϊasser und Disper.-rier-
und Stabilisierungsmitteln (etwa 5 ''^) gebildet sind. Die mittlere
Teilchengröße des Rußes muß unter der kleinsten Forengrüße, also un't.er etwa 500 myu, liegen. Als sehr gut geeignet haben sich Ruße
mit einer Teilchengröße von unter 50 mja , z.B. 20 bis 30 myu, erwiesen.
Die Steine werden nach dem Imprägnieren, das zweckmäßig
nach vorherigem Evakuieren unter Anwendung von Druck erfolgt, mit trockener .Yarmluft von mindestens 100° C, vorzugsweise über 180° C,
getrocknet. Es ist dabei wichtig, daß die ϊ/armluft nach der Berührung
mit dem zu trocknenden Gut abgeblasen und nicht im Kreislauf geführt wird. Dadurch kann eine Hydratation der imprägnierten Steine
mit Sicherheit vermieden werden, da auch das verwendete Dis-
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perkier- und Stabilisierungsmittel und die auf der Steinoberfläche
gebildete dünne Rußschicht eine gewisse schützende vTirkung ausüben,
Durch Tauchen bzw. Imprägnieren nit Teer oder Pech können
im Durchschnitt in den behandelten Steinen Restkohlenstoffgehalte
(Verkokung nach ASTM G 6O7 - 67) von 1,2 bis 2,0 °,i, durch Imprägnieren
mit einer Rußdinpersion aber von 1,8 bis 2,5 % erreicht werden. Zur Erzielung besonders hoher Kohlenstoffgehalte kann beim
Verfahren gemäß der Erfindung die Imprägnierung der Steine auch mehrmals hintereinander erfolgen, wobei die Steine vorteilhaft ,jeweils
zwischen den einzelnen Imprägnierungen getrocknet werden. Ferner ist es a\ich möglich, einen gemäß der Erfindung mit einer
Rußdinpersion imprägnierten \xnd getrockneten Stein dann noch mit
Teer oder Pech zu imprägnieren.
Die mit Hilfe des Verfahrens gemäß der Erfindung erhaltenen Steine können vorteilhaft für die Auskleidung von metallurgischen
Gefäßen für Sauerstoffaufblasverfahren oder für bodenblasende
Stahlherstellungsprozesse, von Gefäßen für Entgasungsverfahren, ferner in Elektroöfen und in Roheisenmischern und Pfannen verwendet
werden.
Die Erfindung wird an Hand des folgenden Beispiels näher erläutert:
Beispiel: Drei Magnesitsteine verschiedener Zusammensetzung, die in der folgenden Tabelle als Stein 1, 2 und 5 bezeichnet sind,
wurden einmal mit einer 35 % Ruß enthaltenden wässerigen Dispersion,
die etwa 5 /oPolyglykoläther als Dispersionsmittel enthielt,
unter Anwendung eines Vakuums und nachfolgender Einwirkung von Druck imprägniert, und dann in einem von Abgas durchströmten
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Trockner bei etwa 180° C 5 h lang getrocknet. Anschließend wurde
der Kohlenstoffgehalt in den einzelnen Zonen der Steine bestimmt. Der verwendete Ruß hatte eine Teilchengröße von 20 "bis 30 in u ,
eine mittlere Teilchengröße von 27 mAi, eine Viskosität von 0,1$ I1
und eine Fließgrenze von 0,14 dyn/cm .
Die Analysen und Prüfdaten der drei untersuchten Steine waren
wie folgt:
otein
Fe2O3
Alo0z + Mnx
£ 3 3
Cr2O5 CaO
| 1,32 | 1,19 | 1 ,02 |
| 0,47 | 1 ,44- | 4,50 |
| 0,15 | 0,32 | 0,78 |
| 0,12 | 0,16 | 0,17 |
| 2,51 | 2,39 | 2,19 |
| 95,43 | 94,50 | 91,34 |
| liaumgewicht (RG-) (Pukall), g/cm5 |
2 | ,95 | ?. | ,94 | 2 | ,92 |
| '.Yasser auf nähme vermögen 00, * |
5 | ,4 | 5 | ,7 | 6 | ,0 |
| Porosität (Ps), % | 15 | ,4 | 16 | ,7 | 17 | ,7 |
| Kaltdruckfestigkeit (KDF), kp/cm2 |
458 | 627 | 765 |
- 6 409885/1222
Stein 1 2 5 -
RG (Pukall), g/cm5 3,01 5,00 2,98
4,0 4,5 4,5
Ps, c/o 12,0 12,9 12,8
KDF, kp/cm2 465 645 . 729
Zonenanalyse auf Kohlenstoff nach der Imprägnierung, % G
Steindicke, mm
0 - 10
0 - 10
10 - 20 20 -■ 50 50-40 40-50 50 - 60
60 - 70 70 - ■ 80 80 - 90
90 - 100 100 - 110 110 - 120 120 - 150
Zum Vergleich wurden Steine der oben angeführten Zusammensetzungen
mit einem Teer mit einem Gehalt von 5,55 % Anthracen-Unlöslichem
imprägniert und nach ASTM-Verkokung untersucht. Es ergaben sich dabei folgende Gehalte an Restkohlenstoff:
| 120 | 150 | 110 |
| 2,22 | 2,19 | 2,55 |
| 2,21 | 2,07 | 2,21 |
| 2,26 | 2,02 | 1,95 |
| 2,18 | 2,06 | 1,96 |
| 1,80 | 1,95 | 1,95 |
| 1,85 | 1,96 | 1,95 |
| 1,84 | 2,05 | 2,00 |
| 2,24 | . 2,05 | 1,95 |
| 2,24 | 2,09 | 1,91 |
| 2,51 | 2,07 | 2,01 |
| 2,16 | 2,10 | 2,24 |
| 2,20 | 2,15 | |
| _—_— | 2,22 |
- 7 40 9885/1222
Stein 1 2 3
Restkohlenstoff in % 1,60 1,53 1,40
Aus diesen Ergebnissen ist zu ersehen, daß die erfindungsgemäße Imprägnierung mit Rußdispersionen höhere Gehalte an Restkohlenstoff
ergibt als die übliche Imprägnierung der Steine mit Teer bzw. Pech. Darüber hinaus werden durch eine Imprägnierung
mit Rußdispersionen besonders in den Randzonen der Steine verhältnismäßig hohe Gehalte an Kohlenstoff erreicht, und dies wirkt sich
in einem geringeren Verschleiß der Fugen der mit solchen Steinen zugestellten Auskleidungen aus.
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Claims (3)
- Patentansprüche:η. Verfahren zur Herstellung von gebrannten Magnesitsteinen, die mit kohlenstoffhaltigen Stoffen imprägniert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die gebrannten Steine mit einer wässerigen Dispersion von Ruß imprägniert und nach dem Imprägnieren mit trockener Warmluft von mindesten 100° 0, vorzugsweise mindestens 150° C, getrocknet werden.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
eine wässerige Dispersion mit einem Gehalt von 50 bis 50 #» vorzugsweise *35 bis 40 %, Ruß verwendet wird. - 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,; daß die Steine nach dem Imprägnieren mil) trockener Warmluft von über 180° 0 getrocknet werden. \409885/1222
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