WO1992000928A1 - Hochtemperaturbeständige poröse zuschlagstoffe, verfahren zu ihrer herstellung sowie daraus gefertigte formteile - Google Patents
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- C04B38/009—Porous or hollow ceramic granular materials, e.g. microballoons
Definitions
- the invention relates to a porous aggregate that is resistant to high temperatures, a process for its production and molded parts produced therefrom.
- the high-temperature-resistant porous additives are the basis for the production of highly effective thermal insulation materials in the form of batches or shaped products which are used in industrial furnace construction and for high-temperature systems.
- Heat and high temperature resistant materials that are used for thermal insulation in industrial furnace construction and for all high temperature systems are diverse and 5 are manufactured using different technological processes. This applies to batches, lightweight fire concrete and burned lightweight fire bricks.
- the high proportions of pores required for thermal insulation are achieved by using granular burnout materials, by blowing gas or by using foaming agents or similar measures.
- the use of natural or technological ⁇ won highly porous Vormateria ⁇ 's lien, such as expanded clays, expanded shale that are processed in a granular form is known. These technological measures lead to macropores.
- the Gassilicatbeton-Rohgemenges formed in the pore formation by addition of metallic aluminum by the reaction of aluminum with water with evolution of hydrogen pores with a Poren ⁇ size of 10 ⁇ 3 to 10 "4 m with a proportion 80-90% of the total porosity.
- These large pores are disadvantageous for thermal insulation at high temperatures, because experience has shown that they lead to "radiation breakthrough" and there is no longer any thermal insulation effect, which is independent of the overall porosity.
- Lightweight concrete that is characterized by the highest possible porosity and by micropores (below 10 ⁇ ⁇ m) can be used advantageously at medium to high temperatures.
- the aim of the invention is to improve the thermal insulation effect of thermal insulation materials at high temperatures and thus to reduce the energy consumption of industrial furnaces and other high-temperature systems.
- the invention is based on the technical problem of developing a high-temperature-resistant additive with a variable total porosity on a different material basis, this additive using known binders and using known processes to produce highly effective thermal insulation materials with a largely proportional behavior of heat transport and temperature even at high temperatures to give molded parts , such as Shaped stones should be processable.
- the technical problem is solved by a porous additive based on calcium aluminates and / or magnesium aluminates and / or one-component or multi-component derived therefrom
- the porous additive is produced according to the invention in that the corresponding oxidic or hydroxide finely divided raw materials are mixed with 0.1-4.0 parts by mass of water, based on a mass fraction of the dry raw materials, the homogeneous mixture at temperatures from> 125 ° C to an autoclave treatment with a holding time of 1 to 25 hours, preferably 8 to 12 hours, the solidified mass is dried, then at temperatures of> .1000 ° C and holding times of 1 - 25 hours, preferably 3 - 5 hours, sintered and the sintered product is worked up to the additive. 5
- Aluminum oxide, calcium oxide, calcium hydroxide, magnesium oxide, magnesium hydroxide, calcium magnesium oxide and / or calcium magnesium hydroxide can be used as oxidic or hydroxide raw materials, depending on the desired composition of the porous additive.
- the process conditions in hydrothermal synthesis depend on the mineral to be formed.
- advantageous conditions are treatment temperatures of 125-350 ° C., preferably 175-225 ° C., with holding times 1-25
- Hours preferably 8-12 hours.
- the substances newly formed in the autoclave under hydrothermal conditions have a widespread network of hydrates with stored water. This water is expelled by the subsequent drying process and a solid framework with a high proportion of pores remains in the form of micropores.
- the chemically bound water is driven out and the sintering with the parallel compression and solidification is terminated at the suitable temperature and holding time to be determined individually for each material combination.
- firing temperatures of 1000-2000 ° C., preferably 1350-1650 ° C., with holding times of 1-25 hours, preferably 3-5 hours are for calcium aluminates and for calcium magnesium aluminates, firing temperatures of 1000 to 1700 ° C, preferably from 1200 to 1600 ° C with holding times from 1 to 25 hours, preferably from 2 to 6 hours, particularly suitable.
- the firing temperatures are determined by the later application temperature.
- the firing temperature should be at least 50 K above the application temperature.
- the highly porous materials with a microporous structure are then subjected to various comminution processes and the material is classified into the desired additives.
- These additives can be mixed with all suitable binders, such as, for example, a hydrothermal type, a hydraulic, a chemical, a ceramic, or an organic as well as various combinations, and different from those that can be processed at the construction site
- the advantage of the production process according to the invention is that the material variability, including the water-solid ratio, means that the application temperatures and the overall porosity, and therefore also the structural strength, are varied, using the high-temperature-resistant porous additive Impact fabricated thermal insulation materials is given. Due to the large number of solid walls, this microporous structure offers greater resistance to the passage of heat from the steel, so that the thermal insulation capacity is considerably improved at high temperatures.
- the invention is illustrated by the following examples:
- the raw materials aluminum hydroxide and calcium oxide or calcium hydroxide are mixed with such high water proportions, which are 150%, based on the dry weight, that very easily pourable but stable suspensions with a very high water content are formed.
- the ratio of aluminum oxide to calcium oxide the solid is selected and adjusted such that so-called calcium hexaaluminate or at least in the desired proportions is formed after the high-temperature treatment.
- the highly water-containing suspension is finely ground in a grinder, poured into molds, in an autoclave
- Sintered temperatures of> 1250 ° C. The sintered shaped body is then divided into predetermined grain classes by conventional comminution processes and classification processes. A certain variation of certain parameters is due to the amount of
- Example 2 Analogously to Example 1, the water content is reduced so that it is 30%, based on the dry matter, and that a
- Example 2 Analogously to Example 1, the water content, based on the dry matter, is reduced to 10%, so that a working mass which is suitable for dry pressing molding is formed.
- This working mass which is only moistened in a conventional compulsory mixer, is processed into moldings by conventional pressing, which can then be cured freestanding in the autoclave and further treated in accordance with Example 1. After the fire at 1350 ° C., an aggregate with medium porosity arises, the quality values of which are set out in column 3 of the table.
- the raw materials aluminum hydroxide and magnesium oxide or magnesium hydroxide are mixed with a water content, based on the dry content, of 150%, so that very easily pourable but stable suspensions with a very high water content are formed.
- a water content based on the dry content, of 150%, so that very easily pourable but stable suspensions with a very high water content are formed.
- the ratio of aluminum oxide to magnesium oxide the solid is selected and adjusted so that so-called spinel or at least in desired proportions is formed after the high-temperature treatment.
- This product is processed in an autoclave at temperatures of 175 ° C and a holding time of 10 hours.
- the additive is produced analogously to Example 1.
- Column 4 of the table shows the quality parameters of the surcharge after pre-firing at 1400 ° C.
- the porosity to be provided can be varied by differently designed water components and shaping processes for these products.
- a microporous calcium aluminate aggregate (bulk density of the material about 0.5 g / cm, which corresponds to a total porosity of> 80%; pre-firing in an industrial tunnel kiln at 1500 ° C) is processed with high-tone cement according to the vibrating technology to a lightweight fire concrete.
- This lightweight fire concrete has the following quality values:
- Example 6 applies to a microporous calcium aluminate additive (bulk density of the material approximately 1.25 g / cm 3 , which corresponds to a total porosity of>60%; pre-firing in an industrial bell-type furnace at 1600 to 1700 ° C) and a similar type BinderSuspension thermal insulation material produced according to vibrating technology and subsequent hardening in an autoclave (10 hours at 191 ° C), which as a result of its increased strength has constructive properties and can be described as a special refractory concrete with hydrothermal bond.
- a microporous calcium aluminate additive bulk density of the material approximately 1.25 g / cm 3 , which corresponds to a total porosity of>60%; pre-firing in an industrial bell-type furnace at 1600 to 1700 ° C
- BinderSuspension thermal insulation material produced according to vibrating technology and subsequent hardening in an autoclave (10 hours at 191 ° C), which as a result of its increased strength has constructive properties
- the thermal insulation material has the following quality properties:
- Example 7 applies to a microporous calcium aluminate aggregate (bulk density of the material approx. 1.0 g / cm 3 , which corresponds to a total porosity of>70%; pre-firing in an industrial tunnel kiln at 1500 ° C) and a similar binder suspension the damp presses and subsequent hardening in an autoclave (10 hours at 191 ° C.) produced thermal insulation material which is not prebaked.
- a microporous calcium aluminate aggregate bulk density of the material approx. 1.0 g / cm 3 , which corresponds to a total porosity of>70%; pre-firing in an industrial tunnel kiln at 1500 ° C
- a similar binder suspension the damp presses and subsequent hardening in an autoclave (10 hours at 191 ° C.) produced thermal insulation material which is not prebaked.
- Example 8 applies to one made of a microporous aggregate of the "Spinel" type (bulk density of the material approximately 1.45 g / cm 3 , which corresponds to a total porosity of>50%; pre-firing in the laboratory furnace at 1550 ° C.) and one A similar suspension type after casting-vibrating shaping and subsequent hardening in an autoclave (6 hours at 180 ° C.) produced thermal insulation material which is not prebaked. The following quality properties are determined:
- the thermal conductivity of the primary material after pre-firing at 1100 ° C is:
- At least minimum tensile strength at least mm ⁇ .
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen hochtemperaturbeständigen porösen Zuschlagstoff, ein Verfahren zu seiner Herstellung und daraus gefertigte Produkte, welche zur Fertigung hocheffektiver Wärmedämmstoffe in Form von Gemengen oder geformten Erzeugnissen, die im Industrieofenbau sowie für Hochtemperaturanlagen Anwendung finden. Der erfindungsgemäße Zuschlagstoff auf der Basis von Calciumaluminaten und/oder Magnesiumaluminaten und/oder daraus ableitbaren, ein- oder mehr komponentigen Mineralformen enthält 0,20 bis 0,95 Volumenanteile Mikroporen, wobei > 60 % der Mikroporen einen Porendurchmesser < 40 νm aufweisen. Der poröse Zuschlagstoff wird erfindungsgemäß dadurch hergestellt, daß die entsprechenden oxidischen bzw. hydroxidischen feinteiligen Rohstoffe mit 0,1-4,0 Masseanteilen Wasser, bezogen auf einen Masseanteil der trockenen Rohstoffe, angemacht, die homogene Mischung bei Temperaturen von > 125 °C einer Behandlung im Autoklaven mit einer Haltezeit von 1 bis 25 Stunden unterworfen, die verfestigte Masse getrocknet, anschließend bei Temperaturen von » 1000 °C und Haltezeiten von 1-25 Stunden gesintert und das Sinterprodukt zu Zuschlagstoffen aufgearbeitet wird.
Description
Hochtemperaturbeständiσe ooröse Zuschlagstoffe. Verfahren zu ihrer Herstellung sowie daraus gefertigte Formteile
c Die Erfindung betrifft einen hochtemperaturbeständigen porösen Zuschlagstoff, ein Verfahren zu seiner Herstellung sowie da¬ raus gefertigte Formteile. Die hochtemperaturbeständigen porö¬ sen Zuschlagstoffe sind Grundlage zur Fertigung hocheffektiver Wärmedämmstoffe in Form von Gemengen oder geformten Erzeug¬ nissen die im Industrieofenbau sowie für Hochtemperaturanlagen Anwendung finden.
Wärme- und hochtemperaturbeständige Werkstoffe die zur Wärme¬ dämmung im Industrieofenbau sowie für alle Hochtemperatur- anlagen angewendet werden sind vielfältig im Angebot und 5 werden nach unterschiedlichen technologischen Verfahren herge¬ stellt. Dies betrifft Gemenge, Feuerleichtbetone und gebrannte Feuerleichtsteine. Die für die Wärmedämmung notwendigen hohen Anteile an Poren erreicht man durch Einsatz körniger Aus- brennstoffe, durch Gastreiben oder die Verwendung von Schaum¬ bildnern oder ähnlichen Maßnahmen. Ebenso ist der Einsatz natürlicher oder technisch^gewonnener hochporöser Vormateria¬ lien, wie zum Beispiel Blähtone, Blähschiefer, die in körniger Form verarbeitet werden, bekannt. Diese technologischen Ma߬ nahmen führen zu Makroporen. Beispielsweise entstehen bei der Porenausbildung des Gassilicatbeton-Rohgemenges durch Zusatz von metallischem Aluminium durch die Reaktion von Aluminium mit Wasser unter Wasserstoffentwicklung Poren mit einer Poren¬ größe von 10~3 bis 10"4 m mit einem Anteil von 80 - 90 % an der Gesamtporosität. Diese großen Poren sind für die Wärmedämmung bei hohen Temperaturen nachteilig, denn sie führen erfahrungs- gemäß zum "Strahlungsdurchbruch" und ein Wärmedämmeffekt ist nicht mehr gegeben,was unabhängig von der Gesamtporositat ist.
Feuerleichtbetone, die sich durch eine möglichst hohe Poro¬ sität und durch Mikroporen (unter 10~δ m) auszeichnen, sind mit Vorteil bei mittleren bis hohen Temperaturen anwendbar.
Mit Hilfe der Behandlung im Autoklaven ist es möglich, diese
beiden Anforderungen zu erfüllen (Silikattechnik 36 (1985) Heft 7, Seite 212). Der hydrothermale Prozeß ist zur Her¬ stellung von Calciumsilicat-Wärmedämmstoffen und von Wärme- dämmstoffen mit Calciumaluminatbindung bekannt. Nachteilig bei den Calciumsilicat-Wärmedämmstoffen ist, daß die Anwendungs¬ temperatur aus stofflichen Gründen bei maximal 1100°C liegt. Nachteilig bei den Wärmedämmstoffen mit Calciumaluminatbindung ist, daß die beim späteren Hochtemperatureinsätz zu verzeich¬ nende Schwindung die Anwendung solcher Baustoffe bei 120Q°C begrenzt und erst die Zugabe vorgebrannter mikroporöser Leichtzuschläge die Steigerung der Grenztemperatur gestattet ' (DD 206 142). Beim Einsatz der ungebrannten, lediglich hydro¬ thermal verfestigten Körper direkt als Wärmedämmaterial in wärmetechnisehen Anlagen zeigt sich eine Rißbildung als Folge der plötzlichen Wasserentbindung, der nicht genügend hohen Gasdurchlässigkeit der Matrix und des hohen Wärmedämmeffektes des Materials selbst.
Ziel der Erfindung ist es, den Wärmedämmeffekt von Wärmedämm¬ stoffen bei hohen Temperaturen zu verbessern und damit den Energieverbrauch von Industrieöfen und anderen Hochtemperatur- anlagen zu senken.
Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, einen hochtemperaturbeständigen Zuschlagstoff mit variabler Gesamt¬ Porosität auf unterschiedlicher Materialbasis zu entwickeln, wobei dieser Zuschlagstoff mit bekannten Bindemitteln und nach bekannten Verfahren zu hocheffektiven Wärmedämmstoffen mit einem weitgehend proportionalen Verhalten von Wärmetransport und Temperatur auch bei hohen Temperaturen zu Formteilen, wie z.B. Formsteinen weiterverarbeitbar sein soll.
Die technische Aufgabe wird durch einen porösen Zuschlagstoff auf der Basis von Calciumaluminaten und/oder Magnesiumalumi- naten und/oder daraus ableitbaren, ein- oder mehrkomponen igen
Mineralformen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der poröse
Zuschlagstoff 0,20 bis 0,95 Volumenanteile Mikroporen, wobei
> 60 % der Mikroporen einen Porendurchmesser < 40 μm auf¬ weisen, enthält.
c Der poröse Zuschlagstoff wird erfindungsgemäß dadurch herge¬ stellt, daß die entsprechenden oxidischen bzw. hydroxidischen feinteiligen Rohstoffe mit 0,1 - 4,0 Masseanteilen Wasser, be¬ zogen auf einen Masseanteil der trockenen Rohstoffe, ange¬ macht, die homogene Mischung bei Temperaturen von > 125°C einer Behandlung im Autoklaven mit einer Haltezeit von 1 bis 25 Stunden, vorzugsweise 8 - 12 Stunden, unterworfen, die ver¬ festigte Masse getrocknet, anschließend bei Temperaturen von >.1000°C und Haltezeiten von 1 - 25 Stunden, vorzugsweise 3 - 5 Stunden, gesintert und das Sinterprodukt zu dem Zuschlag¬ stoff aufgearbeitet wird. 5
Als oxidische bzw. hydroxidische Rohstoffe sind Aluminiumhy¬ droxid, Calciumoxid, Calciumhydroxid, Magnesiumoxid, Magne¬ siumhydroxid, Calcium—Magnesiumoxid und/oder Calcium-Magne- siumhydroxid entsprechend der gewünschten Zusammensetzung der porösen Zuschlagstoff einsetzbar. Die Verfahrensbedingungen bei der hydrothermalen Synthese sind vom zu bildenden Mineral abhängig. Vorteilhafte Bedingungen sind für die später gebil¬ deten Verbindungen (Aluminate) Behandlungstemperaturen von 125 - 350°C, vorzugsweise 175 - 225°C, bei Haltezeiten von 1 - 25
Stunden, vorzugsweise 8 - 12 Stunden.
Die unter hydrothermen Bedingungen im Autoklav neugebildeten Substanzen weisen ein weitverzweigtes Netz von Hydraten mit eingelagertem Wasser auf. Durch den anschließenden Trocken¬ prozeß wird dieses Wasser ausgetrieben und es verbleibt ein Feststoffgerüst mit einem hohen Anteil an Poren in Form von Mikroporen. Eine weitere thermische Vorbehandlung bei höheren, je nach Materialart und späterer Anwendungstemperatur des vorgesehenen Endproduktes variabel gestaltbaren Brenntempera¬ turen führt zur weiteren Ausbildung von Mikroporen. Dabei wird das chemisch gebundene Wasser ausgetrieben und die Sinterung mit der parallelverlaufenden Verdichtung sowie Verfestigung
wird bei der geeigneten, für jede Materialkombination indivi¬ duell festzulegende Temperatur sowie Haltezeit beendet. So sind für Magnesiumaluminate Brenntemperaturen von 1000 - 2000°C, vorzugsweise von 1350 - 1650°C, bei Haltezeiten von 1 — 25 Stunden, vorzugsweise von 3 - 5 Stunden, für Calcium- aluminate und für Calcium—Magnesium-Aluminate Brenntempera¬ turen von 1000 bis 1700°C, vorzugsweise von 1200 - 1600°C bei Haltezeiten von 1 bis 25 Stunden, vorzugsweise von 2 - 6 Stunden, besonders geeignet. Dabei werden die Brenntempera¬ turen von der späteren Anwendungstemperatur bestimmt. Die Brenntemperatur sollte mindestens 50 K über der Anwendungs¬ temperatur liegen. Die hochporösen Vormaterialien mit mikro¬ porösen Gefüge unterzieht man dann verschiedenen Zerklei-- nerungsvorgängen und klassiert das Material in die ge- wünschten Zuschlagstoffe. Diese Zuschlagstoffe können mit allen geeigneten Bindemitteln, wie beispielsweise einer arteigenen hydrothermalen, einer hydraulischen, einer che¬ mischen, einer keramischen oder einer organischen sowie ver¬ schiedener Kombinationen untereinander versetzt und unter¬ schiedlich zu auf der Baustelle verarbeitbaren oder- beim
Hersteller durch Gießen,- Rütteln, Pressen oder auch kombi¬ nierten Verfahren zu Formkörpern wechselnder Größe und Geome¬ trie verformt werden. Der weitere Einsatz in den industriellen Aggregaten kann ohne oder nach solchen thermischen Behand¬ lungen, wie Abbinden, Trocknen, Glühen oder Sintern vorge- nommen werden. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Herstellungs¬ verfahrens besteht darin, daß durch die stoffliche Variabli- tät, einschließlich des Wasser-Feststoff-Verhältnisses, eine breite Variation der Anwendungstemperaturen sowie der Gesamt- Porosität und somit auch der konstruktiven Festigkeit der unter Anwendung des hochtemperaturbeständigen porösen Zu¬ schlagstoffes gefertigten Wärmedämmstoffe gegeben ist. Dieses mikroporöse Gefüge setzt durch die Vielzahl von Feststoff- wänden dem Stahlungswärmedurchgang einen größeren Widerstand entgegen, so daß das Wärmedämmvermögen bei hohen Temperaturen erheblich verbessert wird.
Die Erfindung soll anhand der folgenden Beispiele näher er¬ läutert werden:
5
Beispiel 1:
Die Rohstoffe Aluminimhydroxid und Calciumoxid oder Calcium- hydroxid werden mit so hohen Wasseranteilen, die, bezogen auf die Trockeneinwage, 150 % betragen, versetzt, daß sehr leicht vergießbare, aber stabile Suspensionen mit einem sehr hohen Wasseranteil entstehen. Der Feststoff wird hinsichtlich des Verhältnisses Aluminiumoxid zu Calciumoxid so gewählt und ein¬ gestellt, daß nach der Hochtemperaturbehandlung sogenanntes Calciumhexaaluminat oder zumindest in gewünschten Anteilen ge- 15 bildet wird.
Die hoch wasserhaltige Suspension wird in einem Mahlwerk feinst zerkleinert, in Formen vergossen, im Autoklav bei
.mindestens 190°C und einer Haltezeit von 10 Stunden gehärtet.
Z _uΛ Der gehärtete Formkörper wird bei 110°C getrocknet und bei
Temperaturen von > 1250°C gesintert. Der gesinterte Formkörper wird danach durch übliche Zerkleinerungsverfahren und Klassierverfahren in vorgegebene Kornklassen aufgeteilt. Eine gewisse Variation bestimmter Kennwerte ist durch die Höhe der
Brenntemperatur gegeben, was insbesondere für die anwendungs-
_- *-. technischen Eigenschaften, wie die Gesamtporosität, die Korn¬ festigkeit und die Volumenstabilität, von Einfluß ist. Unter Einsatz verschiedenartiger Bindemittel können aus den erfin¬ dungsgemäß hergestellten Zuschlagstoff nach typischen Ver¬ fahren der Feuerfest-Technologie eine breite Palette hoch- 0 effektiver Wärmedämmstoffe hergestellt werden. In Spalte 1 der Tabelle 1 sind die Gütekennwerte eines Zuschlages nach einem Vorbrand bei 1350°C mit sehr hoher Gesamtporosität zusammenge¬ stellt. Diese Zuschlagstoff bilden die Grundlage für die zu fertigenden Wärmedämmstoffe und Formkörper, wobei unterschied¬ liche Bindemittel sowie Formgebungsverfahren genutzt werden 5 können.
Beispiel 2:
Analog zu Beispiel 1 wird der Wassergehalt so verringert, daß er, bezogen auf die Trockenanteile, 30 % beträgt und daß eine
Arbeitsmasse mit einer puddingähnlichen Konsistenz entsteht.
Diese lediglich im Schnellmischer homogenisierte Masse wird in die Formen eingerüttelt und desweiteren entsprechend Beispiel
1 behandelt. Nach dem Brand bei 1350°C entsteht ein Zuschlag mit hoher Porosität, dessen Gütekennwerte in der Spalte 2 der
Tabelle 1 dargestelt sind .
Diese Zuschlagstoffe bilden die Grundlage für die zu ferti- genden Wärmedämmstoffe und Formkörper, wobei unterschiedliche Bindemittel sowie Formgebungsverfahren genutzt werden können.
Beispiel 3
Analog zu Beispiel 1 wird der Wassergehalt, bezogen auf die Trockenanteile, auf 10 % verringert, so daß eine Arbeitsmasse, die zur Trockenpreß-Formgebung geeignet ist, entsteht. Diese lediglich in einem üblichen Zwangsmischer befeuchtete Arbeits- masse wird durch ein übliches Verpressen zu Formungen ver- arbeitet, die dann im Autoklav freistehend gehärtet und des¬ weiteren entsprechend Beispiel 1 behandelt werden können. Nach dem Brand bei 1350°C entsteht ein Zuschlag mit mittlerer Poro¬ sität dessen Gütekennwerte in der Spalte 3 der Tabelle dar¬ gelegt sind.
Diese Zuschlagstoffe bilden die Grundlage für die zu ferti¬ genden Wärmedämmstoffe und Formkörper, wobei unterschiedliche Bindemittel sowie Formgebungsverfahren genutzt werden können.
Beispiel 4 :
Die Rohstoffe Aluminiumhydroxid und Magnesiumoxid oder Magne- siumhydroxid werden mit einem Wasseranteil, bezogen auf die Trockenanteile, von 150 % versetzt, so daß sehr leicht ver¬ gießbare, aber stabile Suspensionen mit einem sehr hohen Wasseranteil entstehen. Der Feststoff wird hinsichtlich des Verhältnisses Aluminiumoxid zu Magnesiumoxid so gewählt und eingestellt, daß nach der Hochtemperaturbehandlung sogenannter Spinell oder zumindest in gewünschten Anteilen gebildet wird.
Dieses Produkt wird im Autoklaven bei Temperaturen von 175°C und einer Haltezeit von 10 Stunden weiterverarbeitet. Der Zuschlagstoff wird analog Beispiel 1 hergestellt. In der Spalte 4 der Tabelle sind die Gütekennwerte des Zuschlages nach einem Vorbrand bei 1400°C zusammengestellt.
Analog Beispiel 2 und 3 ist eine Variation der vorzusehenden Porosität durch unterschiedlich gestaltete Wasseranteile und Formgebungsverfahren für diese Produkte möglich.
Diese Zuschlagstoffe bilden die Grundlage für die zu ferti¬ genden Wärmedämmstoffe und Formteile, wobei unterschiedliche Bindemittel sowie Formgebungsverfahren genutzt werden können.
Beispiel 5;
Ein mikroporöser Calciumaluminat-Zuschlagstoff (Rohdichte des Materials circa 0,5 g/cm, was einer Gesamtporosität von > 80 % entspricht; Vorbrand im industriellen Tunnelofen bei 1500°C) wird mit Hochtonerdezement nach der Rütteltechnologie zu einem Feuerleichtbeton verarbeitet. Dieser Feuerleichtbeton weist folgende Gütekennwerte auf:
- Rohdichte nach dem Abbinden und Trocknen etwa 1,0 g/c .3
- Druckfestigkeit nach 14 Tage Lagerung etwa 1,0 MPa
- Schwindung nach 12 Stunden bei 1400°C 2,40 %
(bei 1300°C/12 Stunden: Dehnung von 0,3 %) - Wärmeleitfähigkeit
RT 0,300 W/mK 300°C 0, 305 W/mK
600°C 0 , 305 W/mK
900°C 0 , 305 W/mK
1000°C 0 , 325 W/mK
Beispiel 6 :
Das Beispiel 6 gilt für ein aus einen mikroporösen Calciumalu- minat-Zuschlagstoff (Rohdichte des Materials circa 1,25 g/cm3, was einer Gesamtporosität von > 60 % entspricht; Vorbrand im industriellen Haubenofen bei 1600 bis 1700°C) und einer artgleichen BinderSuspension nach der Rütteltechnologie und anschließender Härten im Autoklaven (10 Stunden bei 191°C) hergestelltes Wärmedämmaterial, welches als Folge der erhöhten Festigkeit konstruktive Eigenschaften aufweist und als ein Spezialfeuerbeton mit hydrothermaler Bindung bezeichnet werden kann.
Das Wärmedämmaterial weist folgende Güteeigenschaften auf:
- Rohdichte nach Härtung und Trocknung 1,24 g/cm - Druckfestigkeit nach Härtung und Trocknung 12,4 MPa
- Schwindung nach 12 Stunden bei 1500°C 4,04 %
- Wärmeleitfähigkeit
Das Beispiel 7 gilt für ein aus einem mikroporösen Calciu - aluminat-Zuschlagstoff (Rohdichte des Materials circa 1,0 g/cm3, was einer Gesamtporosität von > 70 % entspricht; Vorbrand im industriellen Tunnelofen bei 1500°C) und einer artgleichen Bindersuspension nach der Feuchtpressen und an¬ schließendem Härten im Autoklaven (10 Stunden bei 191°C) her¬ gestelltes Wärmedämmaterial, welches nicht vorgebrannt wird.
Nachfolgende Güteeigenschaften werden ermittelt:
- Rohdichte nach Härtung und Trocknung 1,14 g/cm3, die einer Gesamtporosität von circa 70 % entspricht.
- Druckfestigkeit nach Härtung und 'Trocknung 1,6 MPa, ein Vorbrand steigert die Festigkeit wie folgt:
800°C 4,85 MPa 1350°C 10,90 MPa 1500°C 14,28 MPa
- Schwindung nach 12 Stunden bei 1500°C 1,40 %
- Wärmeleitfähigkeit
Beispiel 8:
Das Beispiel 8 gilt für ein aus einem mikroporösen, Zu- schlagstoff des Typs "Spinell" (Rohdichte des Materials circa 1,45 g/cm3, was einer Gesamtporosität von > 50 % entspricht; Vorbrand im Laborofen bei 1550°C) und einer artgleichen Ein¬ dersuspension nach einer Gieß-Rüttel-Formgebung und an¬ schließendem Härten im Autoklaven (6 Stunden bei 180°C) her¬ gestelltes Wärmedämmaterial, welches nicht vorgebrannt wird.
Nachfolgende Güteeigenschaften werden ermittelt:
— Rohdichte nach Hhärtung und Trocknung circa 1,0 g/cm3, die einer Gesamtporosität von circa 70 % entspricht - Druckfestigkeit nach Härtung und Trocknung mindestens 1,5 MPa; ein Vorbrand bei 1550°C steigert die Festig¬ keit auf mindestens 10,0 MPa.
- Die Wärmeleitfähigkeit des Vormaterials nach Vorbrand bei 1100°C beträgt:
Tabelle 1: Gütekennwerte mikroporöser Zuschlagstoffe
Eigenschaft Beispiel Beispiel Beispiel Beispiel 1 2 3 4
Rohdichte (g/cm-3) 0,4-0,6 0,8-1,2 1,8-2,4 0,6-0,.
Gesamtporosität (%) SO - 80 80 - 60 50 - 35 80 - 70
Anteil an Mikroporen unter 40 μm ( % ) > 80 > 70 > 60
Spaltzugfestigkeit mind. mind. mind. mmα.
(MPa) 0,5 1,5 2,5 0,25
Anwendungstemperatur* mind. mind. mind. minα. (°C) 1250 1300 1300 1350
* Die Anwendungstemperatur der fertigen Produkte unter Ver¬ wendung dieser Zugschlagstoffe hängt von der Höhe der vorbe- handlungstemperatur ab und kann allgemein bis maximal 50 K unterhalb derselben angegeben werden, wenn die jeweils geeig¬ neten Bindemittel benutzt werden.
Claims
1. Hochtemperaturbeständiger poröser Zuschlagstoff auf der Basis von Calciumaluminaten und/oder Magnesiumaluminaten und/oder daraus ableitbarer ein- oder mehrkomponentiger Mine¬ ralformen, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Zuschlag¬ stoff 0,20 bis 0,95 Volumenanteile Mikroporen, wobei > 60 % der Mikroporen einen Porendurchmesser > 40 μm aufweisen, enthält.
2. Verfahren zur Herstellung eines hochtemperaturbeständigen porösen Zuschlagstoffes auf der Basis von Calciumaluminaten und/oder Magnesiumaluminaten und/oder daraus ableit-barer Mineralformen, wobei die entsprechenden oxidischen bzw. hydroxidischen Rohstoffe eingesetzt werden, dadurch gekenn¬ zeichnet , daß die oxidischen bzw. hydroxidischen Rohstoffe mit 0,1 bis 4,0 Masseanteilen Wasser, bezogen auf ein Masseanteil trockenen Rohstoff, angemacht, nach einer homo¬ genisierenden Mischung einer Behandlung im Autoklaven bei Temperaturen > 125°C unterworfen werden sowie die verfestigte Masse getrocknet, anschließend bei Temperaturen von _ 1000CC bei Haltezeiten von 1 - 25 Stunden gesintert und das Sinter¬ produkt durch übliche Zerkleinerungs— und Klassierverfahren zu Zuschlagstoffen aufgearbeitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als oxidische bzw. hydroxidische Rohstoffe Aluminiumhydroxic, Cal¬ ciumoxid, Calciumhydroxid, Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid, Calciummagnesiumoxid sowie Calciummagnesiumhydroxid ent- sprechend der gewünschten Zusammensetzung des porösen Zu¬ schlagstoffes eingesetzt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Zielprodukt auf Basis von Magnesiumaluminaten die Hydro¬ thermalbehandlung bei Temperaturen von 125 bis 350°C und Haltezeiten von 1 bis 25 Stunden und der ΞinterprozeS bei Temperaturen von 1000 bis 2000°C und Haltezeiten von 1 bis 25 Stunden durchgeführt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Zielprodukt auf Basis von Calciumaluminaten die Hydro¬ thermalbehandlung bei Temperaturen von 125 bis 350°C und Haltezeiten von 1 bis 25 Stunden und der Sinterprozeß bei Temperaturen von 1000 bis 1800°C und Haltezeiten von 1 bis 25
Stunden durchgeführt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Zielprodukt auf Basis von Calcium-Magnesium-Aluminaten die Hydrothermalbehandlung bei Temperaturen von'125 bis 350°C und Haltezeiten von 1 bis 25 Stunden und der Sinterprozeß bei Temperaturen von 1000 bis 1800°C und Haltezeiten von 1 bis 25 Stunden durchgeführt werden.
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