DE69404604T2

DE69404604T2 - MgO-Spinell-Feuerfestmischung und daraus hergestellte Formkörper

Info

Publication number: DE69404604T2
Application number: DE69404604T
Authority: DE
Inventors: Richard J Knauss
Original assignee: Indresco Inc
Current assignee: Indresco Inc
Priority date: 1993-11-15
Filing date: 1994-10-21
Publication date: 1998-03-12
Anticipated expiration: 2014-10-22
Also published as: CA2133934A1; JPH07187756A; ATE156109T1; EP0653390B1; DE69404604D1; EP0653390A1; US5344802A; BR9404416A; CA2133934C

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf gewisse spinellenthaltende feuerfeste Mischungen und daraus resultierende Formkörper, insbesondere auf einen Ziegel, der zur Anwendung bei Kalk- und Zementdrehöfen verwendet wird.
Das US-Patent 5 021 364 beschreibt die Bemühungen, die Magnesit-Chrom-Feuerfest-Formkörper durch anderes Material zu ersetzen, welches einen Magnesit-Spinell-Ziegel aufweist. Dieses Patent offenbart, daß eine verbesserte Splitter- bzw. Bruchbeständigkeit erreicht werden kann, insbesondere in Öfen mit kalkreichen Klinkern, wenn man ein gereinigtes Magnesiumoxid-Aluminiumoxid-Spinellkorn bzw. -Spinellgranulat verwendet und ein totgebranntes (gesintertes) Magnesit damit verwendet.
SU-A-285 814 offenbart eine gestopfte bzw. verzweigte Feuerfestzusammensetzung zur Auskleidung von Induktionsöfen, wobei die Zusammensetzung folgendes enthält: 40-45 Gew.-% Magnesit-Pulver, 10-15 Gew.-% geschmolzenes Magnesit und 40-45 Gew.-% Periklase-Spinellit-Pulver.
Ein solcher Magnesit-Spinell-Ziegel, während er allgemeine Akzeptanz in der Zement-Kalk-Drehofenindustrie als eine chromfreie Alternative zu einem Magnesit-Chrom-Ziegel gefunden hat, besitzt relativ niedrige Festigkeit bei Temperaturen von mehr als 1371ºC (2500ºF), was eine Einschränkung bei der Serviceleistung bzw. bei der Instandhaltung dieses Ziegels mit sich bringen kann. Darüber hinaus zeigen sich bei manchen gegenwärtigen Zementofen- Magnesit-Spinell-Ziegeln Schwierigkeiten, da diese Öfen mit flüssigen gefährlichen Abfallbrennstoffen befeuert werden. Solche Brennstoffe sind im Chlorid- und Schwefel- Gehalt hoch und der gegenwärtige Magnesit-Spinell-Ziegel besitzt nicht ausreichend hohe Korrosionsbeständigkeit gegenüber solchen Brennstoffen und somit besitzen sie einen Mangel bezüglich der Serviceleistung bzw. Instandhaltbarkeit.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfndung weist Magnesit-Spinell-Feuerfestmischungen und Formkörper auf, insbesondere Ziegel mit verbesserten hohen Festigkeitswerten und mit verbesserter Korrosionsbeständigkeit.
Kurz gesagt, weist die vorliegende Erfindung eine feuerfeste Mischung bzw. Feuerfestmischung zum Formen von Feuerfestformkörpern und einem geformten feuerfesten Körper auf, vorzugsweise einem Ziegel, gebildet aus einer Mischung nach den Ansprüchen 1 bzw. 3.

Detaillierte Beschreibung

Die vorliegende Erfindung ist anwendbar auf Mischungen und auf einen Brennvorgang derselbigen, um eine Vielzahl von Feuerfestformkörpern zu bilden. Sie ist insbesondere nützlich mit Bezug auf einen Ziegel, insbesondere einen Ziegel zur Anwendung in Kalk- und Zementöfen, und wird in Verbindung damit besprochen.
Die Mischung der vorliegenden Erfindung weist zwei Hauptzutaten auf, nämlich ein Magnesium-Aluminiumoxid- Spinellgranulat (Korn), welches mindestens 27 Gew.-% MgO enthält, und ein geschmolzenes Magnesitgranulat bzw. -korn.
Das verwendete Magnesiumoxid-Aluminiumoxid-Spinellgranulat muß mindestens 27 Gew.-% MgO enthalten. Das verwendete Spinell muß nicht hochreines geschmolzenes bzw. hochrein erschmolzenes Spinell sein, wie beispielsweise im US-Patent 5 021 734, obwohl bevorzugt wird, ein Spinell mit niedrigem Siliciumoxidgehalt zu verwenden. Das Spinell selbst kann entweder gesintert oder geschmolzen sein.
Mit Bezug auf das Magnesit muß es ein geschmolzenes Magnetsitkorn bzw. Magnetsitgranulat sein, welches mindestens 85% MgO enthält, vorzugsweise geschmolzenes Magnesit, welches mindestens 95% MgO enthält, insbesondere vorzugsweise 98% MgO. Während es bevorzugt wird, nur ge schmolzenes bzw. erschmolzenes Magnesit zu verwenden&sub1; kann bis zu 50% des geschmolzenen Magnesites durch gesintertes Magnesit ersetzt werden.
Zusätzlich zu den zwei wichtigen Komponenten ist es in manchen Fällen möglich, kleinere Mengen von feinem Aluminiumoxid zur Mischzusammensetzung zuzugeben, nämlich bis zu ungefähr 10 Gew.-%, insbesondere nicht mehr als ungefähr 5 Gew.-%. Das Aluminiumoxid sollte kleiner als 0,17 mm (-150 Körnung), vorzugsweise kleiner als 0,078 mm (-325 Körnung) sein. Sein Reinheitsniveau sollte mindestens 95% sein, vorzugsweise 99% A1&sub2;0&sub3;. Dieses Aluminiumoxid wird mit den Magnesit-Feinstoffen während des Brennens reagieren, um zusätzliches Spinell in situ zu bilden. Die Anwendung einer solchen Aluminiumoxidzugabe wird in Fällen bevorzugt, wo man zusätzliches Spinell in der Matrix des Ziegels wünscht.
Mit Bezug auf die Anteile wird bevorzugt, 60 bis 90 Gew.- % von geschmolzenem Magnesit-Granulat zu verwenden, oder eine Kombination aus geschmolzenem bzw. erschmolzenem und gesintertem Magnesit-Granulat und entsprechend 10 bis 40% Magnesiumoxid-Aluminiumoxid-Spinell. Wie oben erwähnt, wird in jenen Fällen, in denen Aluminiumoxid zur Mischung zuzugeben ist, dieses in einer Menge von bis zu 10 Gew.-% zugegeben, und die Menge des vorgeformten Spinells wird entsprechend gesenkt. Geformte Feuerfestprodukte, insbesondere der Ziegel der vorliegenden Erfindung, können in herkömmlicher Weise hergestellt werden durch Formen des Ziegels in einer herkömmlichen Presse und Brennen des selbigen bei Temperaturen und unter Bedingungen, die normalerweise verwendet werden, nämlich bei einem Pressendruck von ungefähr 82,7 × 10&sup6; N/m² (12000 psi) und einer Brenntemperatur von ungefähr 1538ºC (2800ºF) bis 1732ºC (3150ºF) beispielsweise für eine Haltedauer von 10 Stunden.
Darüberhinaus werden, wie es beim Formen von Ziegeln üblich ist, herkömmliche Binder und Schmiermittel in der Mischung in ihren gewöhnlichen Mengen verwendet, und für ihre üblichen Effekte; gewöhnlicherweise ungefähr 1 bis 5 Gew.-% Binder und ≤ 0,5 des Schmiermittels für jeweils 100 Gew.-% der Mischung. Somit werden beispielsweise herkömmliche Lignosulfonate als Binder und Öle als Schmiermittel verwendet. SILICANIT ist eine Handelsmarke für einen herkömmlichebn ligninenthaltenden Binder, und STAYSOL ist ein herkömmlich verwendetes Schmiermittel.
Die Erfindung wird weiter in Verbindung mit den folgenden Beispielen beschrieben, die nur zu Veranschaulichungszwecken dargestellt werden.

Beispiele 1 bis 4

Eine Reihe von vier unterschiedlichebn Ziegelmischungen wurde zusammengestellt und ihre Formeln in Gewichtsprozent sind in Tabelle I unten aufgeführt. Tabelle 1
1 = < 6,35 mm; > 2,54 mm
2 = < 2,54 mm; > 0,91 mm
3 = < 0,91 mm
4 = < 0,078 mm
5 = < 4,23 mm
Jede der Mischungen wurde in einen Ziegel geformt durch Mischen der Komponenten unter Verwendung eines Lancaster- Mischers und durch Pressen bei 82,7×10&sup6; N/m² (12000 psi) in einer Lassman-Hydraulikpresse. Die Ziegel wurden bei 1538ºC (2800ºF) unter Anwendung einer Halteperiode von 10 Stunden gebrannt, und wurden dann getestet. Die Testergebnisse sind in Tabelle II dargestellt. Tabelle II
* Durch Röntgenspektrograph
Die Mischung des Beispiels 1 verwendete ein gesintertes Magnesitgranulat, wie es im US-Patent 5 021 374 gewünscht wird und es sei bemerkt, daß beträchtlich geringere Heiß- bzw. Warmfestigkeiten vorhanden waren als bei dem Ziegel, der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
Einziegel hergestellt gemäß der vorliegenden Erfindung wurde handelsüblich hergestellt und in einem Zementdrehofen angeordnet, der flüssige Abfallbrennstoffe verwendet. Bis jetzt haben diese Ziegel die Ziegel des Standes der Technik übertroffen und der Anwender sieht eine Verdoppelung der Instandhaltungslebensdauer voraus.

Claims

1. Feuerfeste Mischung zur Bildung geformter feuerfester Teile, wobei die Mischung folgendes aufweist: ein Magnesiumoxid-Aluminiumoxid-Spinellgranulat (Korn), welches mindestens 27 Gewichtsprozent MgO enthält, ein geschmolzenes Magnesitgranulat (Korn) und bis zu 10 Gewichtsprozent Aluminiumoxid, wobei die Mischung im wesentlichen aus 10 bis 40 Gewichtsprozent Magnesiumoxid-Aluminiumoxid-Spinellgranulat besteht, welches mindestens 27 Gewichtsprozent MgO und entsprechend 60 bis 90 Gewichtsprozent geschmolzenes Magnesitgranulat enthält.

2. Mischung nach Anspruch 1 mit einem Binder und in der ein gesintertes Magnesitgranulat substituiert ist für bis zu ungefähr 50 Gewichtsprozent des geschmolzenen Magnesitgranulats.

3. Feuerfester Formkörper, geformt durch Brennen einer Mischung, die folgendes aufweist: ein Magnesiumoxid- Aluminiumoxid-Spinellgranulat, welches mindestens 27 Gewichtsprozent MgO, ein geschmolzenes Magnesitgranulat und bis zu 10 Gewichtsprozent Aluminiumoxid enthält, wobei die Mischung im wesentlichen aus 10 bis 40 Gewichtsprozent Magnesiumoxid- Aluminiumoxid-Spinellgranulat besteht, das mindestens 27 Gewichtsprozent MgO und entsprechend 60 bis 90 Gewichtsprozent eines geschmolzenen Magnesitgranulates enthält.

4. Formkörper nach Anspruch 3 in der Form eines Ziegels und wobei der Binder in der Mischung eingeschlossen ist.

5. Ziegel nach Anspruch 4 mit einem Binder und in dem das gesinterte Magnesitgranulat für bis zu ungefähr 50 Gewichtsprozent des geschmolzenen Magnesitgranulats substituiert ist.