用于具有高的钙长石份额的轻质耐火砖的组合物的制作方法

专利名称：用于具有高的钙长石份额的轻质耐火砖的组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于制造轻质耐火砖的组合物，所述组合物包括至少一种铝硅酸盐和 /或至少一种钙-铝硅酸盐以及至少一种无机粘合剂。此外，本发明涉及轻质耐火砖、所述轻质耐火砖的应用以及用于制造所述轻质耐火砖的方法。
背景技术：
这样的组合物由现有技术所公开。例如在DE 41 35 441 Al中介绍了由包含 15-25%的粘土或粘土矿物、20-50%的耐火泥和20-50%造孔剂(Porosiermittel)的混合物制成的原料，该原料经历造型过程和接下来的干燥过程，随后经历缓慢的加热过程和陶瓷烧制过程。在此，在大约700°C和大约1000°C之间的温度范围内遵守最大每小时250K的缓慢的升温率。这样所获得的轻质耐火砖仅具有适度的隔绝作用。此外，缓慢的升温率不利地影响到生产速度。此外，由EP 059543 Al介绍了用于制造轻质耐火砖的组合物，该组合物包含 55-95重量％的粘土矿物；以及相应地0-45重量％的石英、长石及云母，其中，所述组合物的5重量％由云母和/或长石组成。在制造时，之前所提及的原料在贮水器中均质化，按照该方式获得的混合物连同有机泡沫一起被调整到预先规定的升重量，并且随后浇铸到铸型模具中。接下来，将按照该方式制造的坯件加以干燥、烧制并且最后裁切成所需要的尺寸。 这样的砖虽然具有低的导热率进而还有良好的隔绝特性，但是其具有低的抗压强度以及对抗温度变换荷载的低抵抗能力，这在一些应用领域中随之带来缺点。此外，由WO 03/008357公知了一种具有取向性孔隙结构的泡沫陶瓷，该泡沫陶瓷由氧化铝基/硅酸盐基和/或碳化物基和/或氧化锆基和/或羟基磷灰石基的陶瓷物料构成。在由这些材料制造轻质耐火砖时，以如下方式来执行，即，获得取向性的、打开的或者闭合的孔隙结构。该制造方法是昂贵而且复杂的，从而至今未公知该方法的实践中的执行方案。最后，由US 3，297, 801公知如下的隔绝性的轻质耐火砖，所述轻质耐火砖由粘土、石膏、锯屑以及耐火泥的混合物所组成。在制造时，这些成分(石膏除外)首先与水一起加工为浇铸浆状物，接下来向该浇铸浆状物添加石膏，然后在模具中加以铸型和硬化。这种砖的缺点是其高石英份额，特别是方英石份额，方英石被归入为潜在的致癌物质。这些物质可能在裁切时被释放并且在操作人员吸入时引发健康损害。此外，除了前述的缺点外，这些防火砖的收缩特性一部分是不令人满意的。这一点这样可以察觉这些砖堆砌在炉子中后，在砖之间的接缝处可能出现裂缝，这些裂缝会妨害整个防火内衬的隔绝特性。此外，经常具有高腐蚀电位的燃气通过这样的裂缝到达炉子材料。

发明内容
本发明的任务在于，完成用于轻质耐火砖的、不具有前面所述缺点的组合物。特别地，凭借所述组合物应实现所述轻质耐火砖的制造，这些轻质耐火砖一方面具有良好的隔绝作用和对抗温度变换载荷的高抵抗力，并且在此，另一方面具有高抗压强度。此外，该砖应该能被容易地加工，特别是具有低收缩率。此外，该砖的制造能够以低花费在生产时间同时很短的情况下来进行。该任务在开头提及的组合物的情况下以如下方式得以解决，S卩，该组合物具有的钙硅酸盐含量占干燥组合物的5至25重量％。本发明基于如下的认识，S卩，在由所述组合物制造的轻质耐火砖时，在制造期间在烧制砖时调整出很高的钙长石含量，其中，含量至少为75重量％。在此认为钙长石的高含量表现出依据本发明的轻质耐火砖的良好的特性，特别是这种轻质耐火砖在抗压强度和温度变换载荷同时很高时很低的导热能力。同时，所获得的砖的特征是石英和方英石的很低的总含量，该总的含量特别是少
于10重量％。钙硅酸盐在本发明的意义中理解为这样的化合物，所述化合物大致仅由元素钙、 硅和氧构成。也就是说，这种化合物特别所具有外来金属离子(例如铝或者镁)含量处在少于6重量％、优选少于3重量％的范围内。特别适合用在之前所提及的根据本发明的组合物中的钙硅酸盐选自硬硅钙石、托勃莫来石(雪硅钙石)、水化硅酸钙(CSH)-相、硅灰石或者这些物质的混合物。CSH-相理解为如下的矿物或者普遍的物质，这些物质具有通式为 χ CaO y SiO2 ζ H2O的复杂组合物。这些物质也被称为钙硅酸盐水合物。在本发明的范畴内，用作铝硅酸盐或者钙-铝硅酸盐的是粘土、膨润土、蓝晶石、 长石、层状硅酸盐一特别是云母。这些物质通常以细粒的形式来使用，通常颗粒尺寸处在 ym-范围内。这样所使用的粘土、蓝晶石和钙硅酸盐的粒径优选为IOOym或更小。蓝晶石优选以最大为500 μ m的粒径使用。优选的依据本发明的组合物的特征是钙硅酸盐的含量占干燥组合物的7-15重量％。如果由这样的组合物制造出如下的轻质耐火砖，该轻质耐火砖的长处是很高的钙长石含量。此外，该轻质耐火砖具有高隔绝能力和良好的抗压强度。干燥组合物的概念在本发明的意义中理解为，该组合物具有的水含量少于5重量％、特别少于0.5重量％。在这里，未考虑的是呈结晶水形式的包含在组分中的水。为了制造依据本发明的组合物，该组合物的各组分在必要时在用于去除可能存在的团聚体的预先进行的筛选过程后在混合器中彼此混合。依据本发明的组合物包含粘合剂。该粘合剂的概念在本发明的范畴内要非常广泛地理解，其中，在本发明的范畴内用该概念特别地表示水合的粘合剂、非水合的粘合剂、潜在水合的粘合剂和火山灰的粘合剂以及这些粘合剂的混合物。仅在空气中硬化的、被称为“空气粘合剂”的粘合剂是非水合的粘合剂，这些非水合的粘合剂对于依据本发明的组合物是特别优选的。在这方面包括例如石膏、硫酸钙-半水合物、硬石膏、索莱尔水泥、氧化镁粘合剂和白石灰。在上述的粘合剂中，钙硅酸盐基的粘合剂一例如石膏、硫酸钙-半水合物以及硬石膏是特别优选的非水合的粘合剂。此外，同样可使用的是水合的石灰和水泥，所述水合的石灰和水泥被理解为水合的粘合剂组，其长处是在有水的情况下同样凝固。如果凝固过程首先通过添加剂或者激励剂的作用来进行，则这些粘合剂被称作潜在水合的粘合剂，例如高炉矿渣的情况那样。对于进一步的、关于粘合剂的概念的细节参考的是R6mpp Chemie Lexikon, Georg Thieme Verlag, Stuttgart/New York, 1999，Band 6,433/434 页。即便原则上设置为，粘合剂直接混入到依据本发明的组合物中，粘合剂也可以首先单独地保持。在该情况下，依据本发明的组合物包括两部分体系，在该两部分体系中，粘合剂含在一个成分中，而其他的内含物质含在另外那个成分中。如果使用相对快地凝固的粘合剂一例如石膏硫酸钙-半水合物或者硬石膏，这种划分方案是被特别推荐的。这尤其适用于，组合物不含缓凝剂的情况。由划分为两个分开部分的方案产生的优点在于，在由依据本发明的组合物制造轻质耐火砖时，固体物质成分首先可以被均勻地分散在水中，而未以如下方式产生时间紧迫性，即，在添加水时已经发生粘合剂凝固反应。依据本发明的组合物的改进方案的特征是，所述组合物具有5-40重量％的粘合剂含量、优选10-30重量％、特别优选15-25重量％，其中，这些含量表达分别是占干燥的依据本发明的组合物而言的，就像所述组合物在上面所限定的那样。根据依据本发明的组合物的优选的实施方式，铝硅酸盐和/或钙-铝硅酸盐与粘合剂同钙硅酸盐的总和之间的重量比是4 1至1 1、优选3 1至2 1。由这类组合物制造的轻质耐火砖在烧制之后在抗压强度和对抗温度变换载荷的不敏感度同时很高的情况下，具有良好的隔热作用。根据依据本发明的组合物的其他优选的实施方式，在组合物中的钙和铝的摩尔比为1 1至1 4、特别为1 1.5至1 2.5。由这种组合物制造的轻质耐火砖的特征是在烧制过程之后很高的钙长石含量，钙长石如同上面所详述的那样，在温度变换载荷能力和抗压强度同时很高的情况下，产生砖的良好的隔绝作用。依据本发明的组合物为了形成轻质耐火砖的孔隙结构可以包含木屑和/或起泡剂。这些物质要么可以包含在依据本发明的组合物中，要么可以在由这种组合物制造轻质耐火砖时才添加。通过使用木屑，在用水拌合组合物以及接下来凝固时，以如下方式实现空腔，即， 木头颗粒在接下来的烧制过程中被燃烧并且留下相应的孔隙。在此，轻质耐火砖的孔隙率受到木屑颗粒的数量和尺寸或者尺寸分布的影响。木屑可以具有最大5mm的微粒尺寸，其中，优选使用具有微粒尺寸最大为Imm的木屑，以便产生尽可能细的孔隙结构。起泡剂在本发明的意义中理解为如下的物质，该物质可以是单独地或者在与液体混合一特别是与水混合的情况下，形成泡沫。为此，可以考虑例如市售的表面活性剂。这些表面活性剂可以是阳离子的、阴离子的、非离子的或者非晶体的。如果使用的阴离子表面活性剂，可以特别应用那些与钙离子不发生沉淀反应的表面活性剂。这一点适用于如下情况， 即，使用石膏或者其他强力的含钙离子粘合剂的情况。此外，依据本发明的组合物可以包含其他的组分。这些组分特别是选自流变改性剂一特别是流动改良剂、缓凝剂、凝固加速剂、填料一特别是轻型填料、颜料、润湿剂、泡沫稳定剂以及这些物质的混合物。前面所述的物质可以已经包含在组合物中和/或在由该组合物制造轻质耐火砖时进行添加。为了延长凝固时间，组合物可以添加所谓的缓凝剂(“延缓剂”)；在此情况下，涉及的是对凝固(与硬化视为同义)进行延缓的添加物或者添加剂。这种特别用于凝固反应的延缓剂在使用石膏的情况下，例如在文献DE 101 27 060 AUEP-A-O 607 039,EP-A-O633 390、或者EP-A-I 270 530中加以介绍。由于延缓剂的缓凝作用，延缓剂同义地有时被称为水合延缓剂或者水合抑制剂。特别优选的是如下的缓凝剂，其可以可逆地对能凝固的石膏的钙离子加以络合(komplexieren)。如果依据本发明的组合物应该被制造为单一部分混合物的话，使用缓凝剂是特别优选的。因为随后这种包含缓凝剂的混合物在制造轻质耐火砖时由此轻易地与水混合，而不会由于粘合剂的凝固反应开始而出现已经在上面讨论过的时间紧迫性。这一点特别地适用于(也不仅适用于)使用石膏、硫酸钙-半水合物和/或硬石膏作为粘合剂的情况。对于依据本发明的优选缓凝剂的示例是有机酸和有机酸盐、特别是丙烯酸聚合物和甲基丙烯酸聚合物和甲基丙烯酸共聚物(例如(甲基)丙烯酸/马来酸(酐)_共聚物)、 酒石酸和柠檬酸；丁二酰亚胺聚合物和天门冬氨酸聚合物和天门冬氨酸共聚物；以羧基取代的聚合物(如含羧基的聚合氨基酸、以羧基取代的聚合的糖、用羧基取代的改性的聚丙烯酸酯等)、磷酸盐(例如六偏磷酸盐和焦磷酸钠)、以及前述化合物的混合物。必要时存在的缓凝剂的数量同样可以在很宽的边界内变化。该数量应该特别以如下方式选择，即，产生了明显的减缓凝固的效应。缓凝剂一般(如果存在的话)使用的数量为占依据本发明的体系的0. 1至5重量％，特别是0. 5至2重量％。但是如果所述数量依照应用条件应当是需要的，则同样可以与前述的数量有所偏差。如果依据本发明的系统包括缓凝剂，则其同样应该包含凝固加速剂，这些凝固加速剂有利地在由这种组合物制造轻质耐火砖时才进行添加，以便抵消缓凝剂的减缓凝固的作用或者加速凝固过程。在不想拘泥于特定的理论的情况下，所谓的凝固加速剂的凝固加速的作用或者缓凝剂的由凝固加速剂抵消的减缓凝固的作用被做出如下解释，即，通过缓凝剂可逆地形成的、阻止凝固过程的钙络合物，通过添加凝固加速剂而溶解，从而使得之前已络合的钙离子再次地被释放并且随后可以与存在的硫酸根离子一起反应生成凝固的石膏。作为凝固加速剂可以使用由现有技术所公开的如下的化合物。特别考虑作为凝固加速剂的是选自铝盐、铁盐、锌盐、碱金属盐和碱土金属盐的组的化合物。凝固加速剂优选是铝(III)-盐、锌(II )-盐和铁(III)-盐，特别是为硫酸铝、硫酸铁和硫酸锌。依据本发明所使用的凝固加速剂(如果存在)所用的数量可以同样地在宽的范围内变化。该数量应该特别地以如下方式选择，即，产生了重要的凝固加速的效果。凝固加速剂以如下的量使用，所述数量为0. 01至5重量％、优选0. 1至0. 5重量％，占由依据本发明的组合物和其他的成分构成的总混合物而言，所述其他的成分在制造轻质耐火砖时被添加给所述总混合物。同样也可行的是，如果依照应用条件应有需要求的话，则与前述数量有所偏差。用于润湿剂的例如是高沸点的溶剂和软化剂，特别是沸点高于200°C、优选高于 2500C。对此的示例有乙二醇和乙二醇衍生物，例如丁基三乙二醇和它的衍生物，例如三乙
二醇丁基醋酸酯。为了在由依据本发明的组合物制造轻质耐火砖时获得改善的或者容易的起泡性， 可以有利的是依据本发明的组合物此外包含至少一种泡沫稳定剂或者在由这种组合物制成的轻质耐火砖时添加该泡沫稳定剂。依据本发明合适的泡沫稳定剂例如是较高级的醇，特别是Cltl-C3tl-醇，或者所谓的脂肪醇，特别是C16-C18-脂肪醇，或者必要的话为烷氧基化的一特别是乙氧基化的较高级的醇和脂肪醇或者脂肪胺及其盐(例如硬脂酸铵)。用于依据本发明特别合适的泡沫稳定剂的示例有十六醇、油基十六醇+5-E0、月桂醚硫酸钠盐、牛脂醇+14-E0和C16-C18-脂肪醇。在依据本发明的系统中泡沫稳定剂的数量可以在宽的范围内变化。泡沫稳定剂一般使用的数量占依据本发明的组合物的0. 05至5重量％、特别0. 3至1. 5重量％。同样地可行的是，与前述的数量偏差一如果这是应用条件所要求的。依据本发明合适的填料可以选自如下的组粉煤灰、砂(如石英砂或炉渣)、二氧化硅(如硅微粉，漂珠)、空心玻璃球、纤维(如矿物纤维、合成纤维、纤维素纤维等)、珍珠岩、蛭石、膨胀粘土以及两个或多个前述填料的混合物。在这些前面所述的填料中，轻型填料是特别优选的。在此轻质填料被理解为，密度低于1.5g/cm3、特别低于l.Og/cm3。这种填料的使用是特别优选的，这是因为由此一方面由包含这种填料的组合物所制成的轻质耐火砖同样地具有低的密度。此外，轻型填料由于其孔隙率或者存储的空气而改善了轻质耐火砖的隔绝作用。本发明的另一主题涉及一种用于制造轻质耐火砖的方法，包括下列的步骤a)依据本发明的组合物分散到水中，无机粘合剂除外；b)由起泡剂制造泡沫成分；c)将泡沫成分添加给依据步骤a)的混合物并且进行混合；d)将无机粘合剂添加给依据步骤C)的混合物并且进行混合，以制造能浇铸的浆状物；e)将依据步骤d)的混合物浇铸到至少一个模具中，凝固并且脱模，以制造坯件； 以及f)烧制该坯件。由起泡剂制造泡沫成分的过程可以例如通过将一种或多种表面活性剂与水必要时在添加泡沫稳定剂的情况下相混合来进行。泡沫成分的制造可以与方法步骤a)并行地进行。在对于本发明的研发工作的范畴内要强调的是，对于包含这样的无机粘合剂的混合物的发泡，市售的起泡剂不是总能提供最佳的结果。由于这个原因，优选地为了制造泡沫成分以如下方式预先实行将树脂成分一特别是松香树脂以及优选是动物胶的胶成分，在碱性的条件下60至90°C的水中进行转化。按照该方式制造的泡沫成分的特征是非常稳定的泡沫，该非常稳定的泡沫也会在与剩余的组分混合后以足够时长来维持泡沫结构，直至无机粘合剂凝固。为了调整碱性的反应条件，可以应用例如碱金属氢氧化物和/或碱土金属氢氧化物、碱金属氧化物和/或碱土金属氧化物和/或碱金属碳酸盐和/或碱土金属碳酸盐。依据本发明的优选的泡沫成分可以由30-50重量％的松香树脂、40至50重量％的动物胶、5至15重量％的碳酸钾和1至10重量％的氢氧化钠的混合物进行制造。在此，此外优选的是，前面所提及的物质的总和与水按照1 1至1 4、优选1 2至1 3的比例关系相混合并且互相反应。根据特别优选的实施方式，以上面所实施的方式制造的泡沫成分在添加给依据步骤a)的混合物之前，被以8倍至10倍的水进行稀释。按照该方式制造的轻质耐火砖的长处是在抗压强度良好而且同时对抗温度变换载荷的抵抗力很高的情况下特别良好的隔绝特性。根据依据本发明的方法的改进方案预先实行的是在步骤C)中添加这样多的泡沫成分，即，使得所获得的混合物的密度为0. 7至1. 3g/cm3、特别为0. 85至1. 15g/cm3、优选为0.90至1. lOg/cm3。以该方式，一方面，密度进而非直接地还有隔绝特性以及另一方面由此制造的轻质耐火砖的抗压强度都匹配于所希望的规格。已证明的是，这样的密度的调整使得轻质耐火砖同样地满足高的抗压强度和良好的隔绝特性一这两种相反的特性。在依据本发明的方法的另外的设计方案中，粘合剂在添加给依据步骤C)的混合物之前与水进行混合。在这里，可以额外地添加缓凝剂。在该本文中，可以证明有利的是， 依据步骤a)的混合物包含凝固加速剂，利用该凝固加速剂，在无机粘合剂中的缓凝剂的减缓作用被抵消或者得到过度补偿，从而使得在添加无机粘合剂以及在磨具中浇铸之后，凝固取而代之地以高速进行。以该方式，依据本发明的轻质耐火砖的制造速度可以与加工速度相匹配并且整体上被加速。相对于添加凝固加速剂给来自步骤a)的混合物可另选地，凝固加速剂可以附加给能浇铸的浆状物，其由步骤a)之后的混合物、泡沫成分以及无机粘合剂组成。根据替代的制造方法可以如下地预先执行的是，依据本发明的包含缓凝剂的组合物连同粘合剂在步骤a)中分散到水中。在步骤b)中实现了制造如同上面所介绍的、随后在步骤c)中被添加给由a)所制成的混合物中的泡沫成分，因为由于已经包含粘合剂，而不再需要将粘合剂单独拌合。以与添加泡沫成分同时或者分开的方式来添加使粘合剂的凝固反应进行的凝固加速剂。接下来，混合物如同已经介绍的方法被浇铸到模具中，使混合物凝固、脱模，在必要时进行干燥并且接下来进行烧制。在依据本发明的方法的范畴内可行的是(即使不是强制要求的)坯件在烧制之前经历干燥步骤。这一点可以例如直接在隧道炉中进行，隧道炉具有不同的温度区域并且在炉子入口首先跟着干燥段的是烧制段。然而另外可行的是，形状稳定的坯件不经历干燥步骤直接被输送给烧制炉。在依据本发明的制造方法的范畴中，被证明特别有利的是，坯件的烧制在1100至 1500°C的温度下执行。在该烧制温度下制造的轻质耐火砖的长处是在稳定性和隔绝能力方面特别有利的特性。在依据本发明的用于轻质耐火砖的制造方法的范畴中，用于坯件的铸型模具能以如下方式选择，从而使得这些铸型模具与轻质耐火砖的所希望的尺寸的尺寸相应。可替代地可行的是，应用较大的铸型模具，并且在坯件烧制之后将坯件裁切为所希望的规格。本发明的另一主题涉及一种能根据依据本发明的方法制造的轻质耐火砖。通过特别选择的原料可行的是，制造具有含量至少75重量％的钙长石的轻质耐火砖。依据本发明的轻质耐火砖具有的钙长石含量至少为80，优选至少83重量％、特别优选至少85重量％。根据依据本发明的轻质耐火砖的改进方案，石英和方英石的总共的含量少于10 重量％、特别少于5重量％、优选少于3重量％。这一点是特别有利的，这是因为所述砖在适当裁切时不释放被归入潜在致癌的物质或者仅非常少的释放被归入潜在致癌的物质。最后，本发明还涉及的是依据本发明的轻质耐火砖作为隔绝层在高温设备一特别在高温炉中的应用。
具体实施例方式下面，结合实施例对本发明详细阐述示例1(依据本发明)在贮水器中将蓝晶石、粘土(如苏州粘土)、硅灰石和膨润土进行预混并且同时进 行分散。在此，单一部分以下列重量比例关系彼此混合蓝晶石40重量％粘土四重量％硅灰石10重量％膨润土1重量％在此，水与固体物质的比例关系为120 80。所产生的该混合物的升重量为大约 1. 75 至 1. 80g/cm3。给ー批量200kg的这样的混合物添加0. 15cm3的木屑并且均勻地掺混。为了制造泡沫成分，将38重量％的松香树脂、48重量％的动物胶、9重量％的碳酸 钾和5重量％的氢氧化钠溶解于两倍或者三倍数量的水中，并且加热到温度60至90°C。在 转化流程之后，所获得的混合物在強力搅拌的条件下，被以8倍至10倍数量的水进行稀释。 完成制备的泡沫成分接下来在強力搅拌器中进行发泡。为上面给出的具有木屑的混合物加入如下数量的泡沫成分，即直至全部混合物的 升重量达到数值0. 95至大约1. OOg/cm3。向该混合物，将石膏/水-混合物(30 20kg) 装料到混合器中并且将全部混合物再进行1至2分钟以完成混合。该混合物接下来将在模具中被铸型、干燥并且在1260°C的情况下烧制4个小吋。 所产生的砖的特性为
表观密度500 kg/m3
冷压抗压强度1.05-1.23 MPa
收缩率(Nachschwinden) 1230°C/24h 0.0-0.3%
导热率根据HDV
20°C 时0.11 W/mK
200 °C 时0.12
400で时0.14
600°C 时0.16
800で时0.18
1000°C 时0.21在这里，导热率根据热线材法HDV測定。该测量也在下列的示例中根据在DIN EN 993-14中所介绍的“用于致密成型的耐火产品的检测方法-部分14 根据热线材(交叉 (Kreuz-))法对导热率的确定”来执行。所述砖的冷压抗压強度依据检测方法DIN-EN 993/5确定。
较。

对砖的矿物质分析获得 钙长石87重量％
莫来石10重量％
方英石/石英 1重量％ 无定形物2重量％
对依据本发明的轻质耐火砖在下列的示例2至4中与常见的轻质耐火砖加以比示例2 (对照例)
与根据示例1的情况类似制造方法，但是没有硅灰石。 组成
蓝晶石粘土
石膏(半水合物)
硅灰石
膨润土
水/固体物质
所产生的砖的特性是
表观密度冷压抗压强度
40重量％ 29重量％ 30重量％ 0重量％ 1重量％ 120/80
520 kg/m3 0.8-1.2 MPa
收缩率 1230°C/24h0.2-0.8%导热率根据HDV20 0C 时0.15 W/mK200 0C 时0.18400。C 时0.20600 °C 时0.23800°C 时0.26IOOO0C 时0.30
矿物质分析
钙长石74%
莫来石(Mollit)12%
方英石/石英9%
无定形物5%
除了钙长石含量较少外，依据示例2的轻质耐火砖的组合物表现出方英石或者石英几乎为10的高含量，这一点由于该原料的有害的或者致癌的特性在裁切砖时是不利的。 此外，该轻质耐火砖远远不能达到依据本发明的砖的隔绝特性。此外，该砖受累于较大的收 縮率，这ー点在砖的尺寸稳定方面有不利的影响。示例3 (对照例)如同示例2中的类似的制造方法，但是具有常见的泡沫成分。组成
蓝晶石40重量％
粘土29重量％
石膏(半水合物)30重量％
硅灰石0重量％
膨润土1重量％
水/固体物质120/80以该方式制造的轻质耐火砖具有下列的特性
表观密度530 kg/m3
冷压抗压强度0.7-0.9 MPa
收缩率 1230°C/24h0.3-1.0%
导热率根据HDV
20°C 时0.16 W/mK
200°C 时0.19
400°C 时0.21
600°C 时0.24
800 °C 时0.28
1000°C 时0.32对该轻质耐火砖的矿物质分析获得钙长石74%莫来石12%方英石/石英 9%无定形物5%同样在这种情况下，所获得的轻质耐火砖除了具有较少含量的钙长石外，还具有 几乎为10%的方英石或者石英。该砖的抗压强度同样明显地低于那些依据本发明的轻质耐 火砖，该示例的砖在隔绝特性方面也明显地低于依据本发明的砖。最后该砖经受明显的收縮。示例4 (对照例)

不具有硅灰石和泡沫、具有空心微珠(微空心珠)的轻质耐火砖。 组成
蓝晶石粘土
石膏(半水合物) 硅灰石膨润土木屑
空心微珠
水/固体物质
所产生的砖的特性是
的数值。
钙长石70%
莫来石16%
方英石/石英8%
无定形物6%
32.4重量％ 17.6重量％ 23.6重量％ 0重量％ 2.9重量％ 11.8重量％ 11.7重量％ 105/100
表观密度540 kg/m3冷压抗压强度0.8-1.0 MPa收缩率 1230°C/24h0.2-0.6%导热率根据HDV20 °C 时0.16 W/mK200 0C Ht0.19400 °C 时0.21600 °C 时0.25800 °C 时0.281000°C 时0.32对这种轻质耐火砖的矿物质分析获得
该砖也是既没有在冷压抗压强度方面，也没有在收缩率方面达到依据本发明的砖在威胁健康的方英石或者石英同时含量较高的情况下，导热率明显要糟于依据本发明的砖的导热率。 综上，发现了 依据本发明的组合物能够制造具有明显改善特性的轻质耐火砖。这些特性特别是改善的冷压抗压强度、较高的隔绝能力、在升高温度时较少的收缩率以及较少的方英石或者石英含量。
权利要求
1.用于制造轻质耐火砖的组合物，所述组合物包含至少一种铝硅酸盐和/或至少一种钙-铝硅酸盐以及至少一种无机粘合剂，其特征在于，所述组合物具有占干燥组合物的5至 25重量％的钙硅酸盐的含量。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，钙硅酸盐的含量为占干燥组合物的7至15重量％。
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，钙硅酸盐选自硬硅钙石、托勃莫来石、水化硅酸钙-相、硅灰石或者这些物质的混合物。
4.根据前述权利要求之一所述的组合物，其特征在于，所述粘合剂选自非水合性的粘合剂，特别是选自石膏、硫酸钙半水合物、硬石膏或者这些物质的混合物。
5.根据前述权利要求之一所述的组合物，其特征在于，所述粘合剂的含量分别为占干燥组合物的5至40重量％、特别是10至30重量％。
6.根据前述权利要求之一所述的组合物，其特征在于，铝硅酸盐和/或钙-铝硅酸盐与粘合剂同钙硅酸盐的总和之间的重量比为4 1至1 1，特别是为3 1至2 1。
7.根据前述权利要求之一所述的组合物，其特征在于，钙与铝的摩尔比为1 1至 1 4，特别是为1 1.5至1 2.5。
8.根据前述权利要求之一所述的组合物，其特征在于，所述组合物包含木屑。
9.根据前述权利要求之一所述的组合物，其特征在于，所述组合物包含起泡剂。
10.根据前述权利要求之一所述的组合物，其特征在于，所述组合物包含其他的组分， 所述其他的组分特别是选自流变改性剂一特别是流动改良剂、缓凝剂、凝固加速剂、填料一特别是轻型填料、颜料、润湿剂、泡沫稳定剂以及这些物质的混合物。
11.用于制造轻质耐火砖的方法，包括下列步骤a)将根据权利要求1至10之一的组合物分散到水中，无机粘合剂除外；b)由起泡剂制造泡沫成分；c)将所述泡沫成分添加给依据步骤a)的混合物，并且进行混合；d)将所述无机粘合剂添加给依据步骤c)的混合物，并且进行混合，用以制造能浇铸的浆状物；e)将依据步骤d)的混合物浇铸到至少一个模具中，凝固并且脱模，以制造坯件；以及f)烧制所述坯件。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，为了制造所述泡沫成分，将树脂成分一特别是松香树脂以及优选是动物胶的胶成分在碱性的条件下在60至90°C的水中进行转化。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，为了调整碱性条件，使用碱金属氢氧化物和/或碱土金属氢氧化物、碱金属氧化物和/或碱土金属氧化物和/或碱金属碳酸盐和 /或碱土金属碳酸盐。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述泡沫成分由30至50重量％的松香树脂、40至50重量％的动物胶、5至15重量％的碳酸钾以及1至10重量％的氢氧化钠制造，其中，这些物质的总和特别地与水按照1 1至1 4、优选1 2至1 3的比例来混合。
15.根据权利要求12至14之一所述的方法，其特征在于，所述泡沫成分在步骤c)中添加之前被以8倍至10倍数量的水来稀释。
16.根据权利要求11至15之一所述的方法，其特征在于，在步骤c)中添加如下数量的泡沫成分，使得所获得的混合物的密度为0. 7至1. 3g/cm3，特别是为0. 85至1. 15g/cm3，优选为 0. 90 至 1. 10g/cm3。
17.根据权利要求11至16之一所述的方法，其特征在于，所述粘合剂在添加之前与水相混合。
18.根据权利要求11至17之一所述的方法，其特征在于，所述坯件在烧制之前经历干燥步骤。
19.根据权利要求11至18之一所述的方法，其特征在于，对所述坯件的烧制在从1100 至1500°C的温度下执行。
20.根据权利要求11至19之一所述的方法，其特征在于，对经烧制的所述坯件进行裁切。
21.轻质耐火砖，能根据依据权利要求11至20之一的方法来制造。
22.根据权利要求21所述的轻质耐火砖，其特征在于，所述轻质耐火砖具有的钙长石的含量为至少75重量％、特别至少80重量％、优选至少83重量％。
23.根据权利要求21或22所述的轻质耐火砖，其特征在于，石英和方英石的总和的含量少于10重量％、特别少于5重量％、优选少于3重量％。
24.根据权利要求21至23之一所述的轻质耐火砖在高温设备一特别是高温炉中作为隔绝层的应用。
全文摘要
本发明涉及一种用于制造轻质耐火砖的组合物，所述组合物包含至少一种铝硅酸盐和/或至少一种钙-铝硅酸盐以及至少一种无机粘合剂，其中，所述组合物的特征在于，所述组合物具有的钙硅酸盐的含量占干燥组合物的5至25重量％。此外，本发明涉及轻质耐火砖、所述轻质耐火砖的应用以及制造所述轻质耐火砖的方法。
文档编号C04B35/626GK102428055SQ200980158944
公开日2012年4月25日 申请日期2009年12月2日 优先权日2009年12月2日
发明者小淳杨, 小静于, 春展姚, 汉斯-约阿希姆·福约纳, 沃尔克·科拉瑟尔特, 迪特尔·梅尔泽 申请人:普罗迈特有限公司