耐火陶瓷配料以及耐火陶瓷制品的制作方法

文档序号:11106294阅读:407来源:国知局
本发明涉及一种耐火陶瓷配料以及一种耐火陶瓷制品。
背景技术
:耐火陶瓷产品可划分成多种类别,例如可划分成碱性产品及非碱性产品。本发明仅涉及碱性产品,也即涉及一种配料和一种由其制备的制品,该制品的碱性基体由氧化镁(Magnesia)组成。用于制备碱性陶瓷耐火制品的配料自DE4403869C2及DE19859372C1已知。除碱性基体以外,已知的产品由尖晶石(铁尖晶石、锰尖晶石、黑镁锰铁矿)组成。已知用耐火陶瓷配料来表示由一种或多种组分组成的组合物,通过其可借助于陶瓷煅烧制成耐火陶瓷制品。特定而言,在本发明的意义上术语“耐火陶瓷制品”是指使用温度超过600℃的陶瓷制品,并且优选根据DIN5106的耐火材料,即示温熔锥当量大于SK17的材料。成形的耐火陶瓷制品已知例如呈耐火石材形式。耐火石材用于极不相同的设备中,尤其是例如用于金属-、玻璃-或水泥工业的热工技术设备中。在水泥工业中,耐火石材例如作为所谓的水泥回转窑石材用于水泥回转窑的内衬。水泥回转窑石材部分由富铁及富石灰的氧化镁烧结体(所谓的“烧结体6”)制备。由于水泥回转窑石材在用于水泥回转窑时所经受的强机械负载,因此其需要所谓的柔性剂(Flexibilisierer),该柔性剂通常选自尖晶石群组,即尤其是例如尖晶石(天然尖晶石、氧化镁-氧化铝-尖晶石)、铁尖晶石(铁磁-尖晶石)或锰尖晶石(锰-尖晶石)。由于这些原料在水泥回转窑石材中的相互作用导致相对低的耐火性,例如受压软化(Druckerweichen)的温度T0在1,400℃以下,因此尝试保持水泥回转窑石材中的氧化铝(Al2O3)含量尽可能低。这例如通过使用铁尖晶石来实现。使用铁尖晶石具有以下优点:通过在石材中添加5%铁尖晶石,就已经可保持制品中的氧化铝含量在相对低的水平下。使用铁尖晶石的优点还在于:尤其借由同时使用铁尖晶石及尖晶石,由其制备的石材也可达到突出的耐腐蚀性,例如该石材对硫酸盐腐蚀的良好耐性。铁尖晶石和尖晶石的较高含量对于适应实践将绝对是有益的。然而,就由于其原料具有相对高含量的氧化铁(Fe2O3)的耐火陶瓷石材应使用于机械强负载范围而言,其可以仅具有最大约5%的铁尖晶石含量。较高含量的铁尖晶石将过多降低该石材的受压软化的温度,对此该石材的耐火特性将因此不足以用于机械强负载范围。由于在其中根据现有技术在配料中可使用柔性剂的该受限范围,因此由这类配料制备的耐火陶瓷制品的强度通常不足以抵抗硫酸盐侵蚀。受压软化的T0-值表示存在于耐火石材中的各相的相系统的不变点,即在该温度下出现第一熔融相且因此石材的耐火性急骤下降的石材的各相系统中的温度。在基于氧化镁以及其它组分铁尖晶石和尖晶石而制成的耐火石材的情況下,在该石材中特别地存在相氧化镁、尖晶石、铁尖晶石和硅酸二钙,其中特别地经由氧化镁的天然杂质或次要成分(Nebenbestandteile)将硅酸二钙的CaO和SiO2引入配料中,且因此引入由其制备的石材中。此外,铁氧体可作为另一相存在于耐火石材中,其中铁氧体中的铁亦可尤其经由氧化镁的含铁杂质引入配料中且因此引入由其制成的石材中;术语“铁氧体”在这里除了表示铁氧体以外还表示铁氧体的混合晶体。氧化镁-尖晶石-硅酸二钙系统的不变点为1,417℃。就CaO不能用SiO2完全饱和而言,铝酸钙作为另一相存在于石材中。随后呈现的相系统氧化镁-尖晶石-硅酸二钙-铝酸钙中的不变点仅为1,325℃。为了将由组分氧化镁、尖晶石及铁尖晶石制备的石材的不变点尽可能近地移近至1,417℃的温度,由现有技术已知,借由有针对性地添加SiO2来这样影响关于SiO2含量的配料的化学组成,使得配料中的CaO含量由SiO2完全饱和,且CaO和SiO2在陶瓷煅烧期间相互反应尽可能完全形成硅酸二钙。若配料中CaO的摩尔分数为SiO2的摩尔分数的两倍,则由SiO2来完全饱和CaO是特别可行的。然而,系统氧化镁-尖晶石-硅酸二钙中的1,417℃的不变点也可由氧化铁来降低。在基于组分氧化镁、尖晶石和铁尖晶石组成的配料中,对系统氧化镁-尖晶石-硅酸二钙的不变点产生负面影响的该氧化铁尤其不来源于铁尖晶石-组分,而是来源于氧化镁-组分的杂质或次要成分,因为氧化镁通常具有一定含量的氧化铁(Fe2O3)。就这方面,铁尖晶石-组分的氧化铁含量通常不会对耐火特性产生不利的影响,因为氧化铁在铁尖晶石中是稳定的。只要由氧化镁在配料或由其制备的耐火石材中引入的氧化铁含量不超过3%,则这通常不会导致不变点的显著降低,因为氧化铁以至最多约3%的含量可溶解于氧化镁中。然而,只要在配料或由其制备的石材中的来自氧化镁的氧化铁含量超过3%的含量,则这导致由此类配料制备的耐火石材的不变点的显著下降。特别地,自约6%氧化铁的含量起,一般情況下不变点显著下降。即使通过将配料中CaO与SiO2的摩尔比设定为2:1,也不能阻止由于氧化铁的存在的不变点的这种下降。此外,配料中的CaO含量,尤其是用于经由SiO2的饱和引入配料中的CaO含量可增加由配料制备的耐火陶瓷制品的水合敏感性。因此,配料的MgO和CaO含量与水反应形成氢氧化镁(Mg(OH)2)和氢氧化钙(Ca(OH)2);其中CaO显著更快地水合且因此耐火制品中的CaO含量可导致制品的仅低的耐水合性。发明內容本发明的目标为提供一种基于氧化镁的耐火陶瓷配料,在其中CaO以在配料的陶瓷煅烧时不可借由配料中SiO2含量完全饱和的含量存在,其中与现有技术的此类制品相比,,由该配料通过陶瓷煅烧可制备具有改善的耐硫酸盐性以及具有降低的水合敏感性的耐火成形陶瓷制品,也即尤其是即使当所述配料具有超过3%的不经由柔性剂引入配料或由其制备的石材中的氧化铁含量。本发明的另一目标在于提供一种由这种配料通过陶瓷煅烧制备的成形耐火陶瓷制品。本发明的解決方案为提供一种基于氧化镁的耐火陶瓷配料,其具有以下特征:-所述配料包含以下组分:氧化镁,含量在2质量%以下的柔性剂,以及至少一种含磷组分;-所述配料具有一定含量的CaO(氧化钙)和任选地SiO2(二氧化硅),其中所述配料中CaO的摩尔分数超过所述配料中SiO2的摩尔分数的两倍高。本发明基于出乎意料的发现:当所述配料包含磷,且在该配料中可能含量的柔性剂以在2质量%以下的含量存在于配料中时,基于包含氧化镁的配料制备的且其中配料中CaO与SiO2的摩尔比大于2的成形耐火制品的耐硫酸盐性得以改善,且该制品的水合敏感性降低。此外,完全出乎意料地,已确定,由本发明配料制备的耐火陶瓷制品的强度不受或仅微小地受根据本发明的仅小的含量或甚至不存在柔性剂的影响。成形耐火制品的“改善的耐硫酸盐性”此处尤其应理解为制品对硫酸盐侵蚀的抗性增强,或在制品中的硫酸盐的渗入速度降低。成形耐火制品的“减小的水合敏感性”此处尤其应理解为制品水合的倾向降低,或制品自该制品的组分形成氢氧化物的倾向降低。由于配料中CaO与SiO2的摩尔比大于2,因此配料中存在游离CaO,即在配料的陶瓷煅烧期间不经由SiO2饱和且与其反应形成硅酸二钙的CaO。该游离CaO在配料的陶瓷煅烧期间至少与一部分已经由含磷组分引入配料中的磷反应。特别地,在配料的陶瓷煅烧期间,磷和CaO反应形成磷酸三钙,和否则磷、CaO和SiO2反应形成钙-硅酸盐-磷酸盐混合晶体。从现在起,出乎意料地,根据本发明已证实,通过磷存在于配料中(在该配料的陶瓷煅烧期间伴随有前述相的形成)改善由本发明配料形成的耐火成形制品的耐硫酸盐性且减小其水合敏感性。本发明人假定,在配料的煅烧时生成的反应产物使硫酸盐渗入通过煅烧制备的陶瓷制品中,且因此改善该制品的耐硫酸盐性。关于由本发明配料制备的制品的改善的水合敏感性,假定,这由此实现了,在煅烧期间游离CaO与磷和任选的配料的其他组分反应,使得该制品中减小含量的CaO可羟基化(Hydroxieren)。在这两种情況下,不存在柔性剂或仅存在2质量%以下的少量的柔性剂(尤其是本文所描述的柔性剂)的情况如何对耐硫酸盐性和耐水合性产生积极影响,尚未阐明详细。然而,已证实,系统可以灵敏地对其他组分,即除氧化镁以外的组分,在2质量%以下的柔性剂和存在于配料中的至少一种含磷组分作出反应,至少只要其不以不显著的含量存在于配料中。特别地还已出乎意料地证明,由于含磷组分存在于配料中,尤其当配料或由其制成的制品具有超过3%的不经由至少一种柔性剂引入的氧化铁含量时,不仅可阻止不变点下降,而且还可实现该不变点的提高。优选地,含磷组分以这样的含量存在于配料中,使得配料中磷和不可由SiO2饱和的CaO含量很大程度上或完全相互反应,使得通过煅烧本发明配料而制备的陶瓷制品中不存在未相互反应或未与配料中的SiO2含量反应的CaO或磷,或存在仅少的含量的未相互反应或未与配料中的SiO2含量反应的CaO或磷。原则上,磷酸盐可经由组分中的任一者引入配料中,或其可以任何形式存在于该配料中。就这方面而言,含磷组分原则上可为任何含磷物质。至少一种含磷组分可为一种或不同种包含磷的组分。含磷组分也可为元素磷。例如含磷组分可为以下组分中的一种或多种:磷、磷氧化物、磷酸或磷酸盐。就含磷组分作为磷氧化物存在而言,此可尤其以五氧化二磷(P2O5)形式存在。就含磷组分作为磷酸存在而言,此可尤其以正磷酸(H3PO4)形式存在。就含磷组分以磷酸盐的形式存在而言,此可尤其以以下磷酸盐中的至少一者的形式存在:六偏磷酸鈉或偏磷酸铝。本文中给出的在本发明配料或由其制备的制品中的“磷”的含量始终作为呈五氧化二磷(P2O5)形式的含量给出。除非个别情況中另外指明,否则本文中给定的%-数据各为基于本发明配料的总质量或本发明耐火制品的总质量的质量%含量。根据本发明可规定,规定含磷组分以这样的含量在配料中,使得由本发明配料煅烧的制品(即,本发明配料的陶瓷煅烧后)中已不相互反应或已不与配料中的SiO2含量反应的磷含量以及CaO含量各优选不超过0.5%,即例如也不超过0.4%、0.3%、0.2%或0.1%。为了能夠在本发明配料中测定磷的所需量(该量为由磷完全结合配料中的游离CaO所需,即尤其与其反应形成磷酸三钙或与SiO2一起反应形成钙-硅酸盐-磷酸盐-混合晶体),即根据本文中所选择的命名,五氧化二磷的所需量,配料中为此所需的磷的理想的量可根据下式测定:P2O5理想[%]=(CaO游离)∙(I)其中CaO游离给出用质量%表示的配料中游离CaO的含量,其可根据下式测定:CaO游离=x-(II)其中x=配料中CaO的含量[%]y=配料中SiO2含量[%]c=CaO的摩尔质量[g/mol]=56g/mols=SiO2的摩尔质量[g/mol]=60.1g/mola=磷酸三钙中CaO的含量[%]=54.2%b=磷酸三钙中P2O5的含量[%]=45.8%。具体实施方式根据一个实施方案规定,配料中磷的质量分数比根据上式(I)给出的配料中磷的质量分数的理想值高或低至多50%,即例如也至多40%、30%、20%或10%,其中上述%-数据各基于根据式(I)给出的配料中磷的理想含量。CaO和/或SiO2的含量可尤其作为来自本发明配料的主要-组分(即尤其是氧化镁)的次要成分或杂质引入配料中。特别地氧化镁通常具有作为次要成分或杂质的CaO和SiO2,使得CaO和SiO2尤其可借由氧化镁-组分引入本发明配料中。然而,累积地或替代地,CaO和/或SiO2也可不作为主要-组分的次要成分或杂质,而是有针对性地尤其经由含CaO或含SiO2组分引入本发明配料中。就这方面而言,可例如经由石灰石及/或白云石将CaO引入配料中,且可例如经由石英或硅酸将SiO2引入配料中。在各种情況下,配料中CaO的摩尔分数超过配料中SiO2的摩尔分数的两倍高。只要配料中不存在SiO2,则CaO的摩尔分数是配料中SiO2的摩尔分数的无限次高。根据本发明可规定,基于配料的总质量,CaO的质量分数在0.2质量%至8质量%的范围內。就这方面而言,例如可规定,配料中CaO的质量分数为至少0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%或0.8%。此外,例如可规定,配料中CaO的质量分数为至多8%、7%、6%、5%、4%、3%、2.8%、2.5%、2.4%、2.3%、2.2%、2.1%或2.0%。可规定,基于配料的总质量,配料中SiO2的质量分数在0.05质量%至3质量%的范围內。就这方面而言,配料中SiO2的质量分数可例如为至少0.05%、0.07%、0.1%、0.15%、0.2%、0.25%、0.3%、0.35%或0.4%。此外,例如可规定,配料中SiO2的质量分数为至多3%、2%、1.8%、1.5%、1.4%、1.3%、1.2%、1.1%或1.0%。配料中CaO与SiO2的摩尔分数比,尤其即例如也是配料的氧化镁-组分中CaO与SiO2的摩尔分数比(就CaO和SiO2已作为氧化镁的次要成分或杂质引入配料中而言)可尤其在大于2至10的范围內,例如也在大于2至6的范围內。由于配料中CaO与SiO2的相对彼此的该摩尔分数的值以及CaO和SiO2的上述确定的绝对质量分数,配料中磷的质量分数(以P2O5计算)可例如为至多5%,即例如还为至多4%、3%、2%、1.8%、1.7%、1.6%、1.5%、1.4%、1.3%、1.2%、1.1%或1%。例如,配料中磷的质量分数可例如还为至少0.1%,即例如还至少0.2%、0.3%、0.4%或0.5%。含磷组分可因此被规定以使得磷以本文中给定的含量存在于配料中的这样的质量分数在配料中。配料中氧化铁的质量分数,尤其Fe2O3的质量分数基于配料的总质量可优选超过3%,该氧化铁不以含铁柔性剂的形式或作为其的成分存在于配料中,尤其例如,以来自尖晶石群组的含铁柔性剂的形式,例如作为铁尖晶石或黑镁锰铁矿的成分。因此,配料中不以含铁柔性剂的形式存在于配料中的的氧化铁的质量分数可例如还超过4%、5%、5.5%、6%、6.5%或7%。例如,氧化铁(尤其是又以Fe2O3的形式,其不以含铁柔性剂的形式存在于配料中)的质量分数可以至多15%的含量,即例如还以至多14%、13%、12%、11%、10%、9%、8.5%或8%的含量存在于配料中。特别优选地,不以含铁柔性剂的形式存在于配料中的氧化铁的质量分数可以3%和10%之间的含量存在于配料中。氧化镁-组分可以熔融氧化镁或烧结氧化镁的形式,优选以烧结氧化镁的形式存在于配料中。例如,氧化镁-组分可以在70%至97%的范围內的质量分数,即例如以至少70%、72%、74%、76%、78%、80%、81%、82%、83%、84%或85%的含量存在于配料中。例如,氧化镁可以至多97%的质量分数,即例如还以至多95%、93%、92%、91%或90%的含量存在于配料中。由于氧化镁通常包含氧化铁(尤其是Fe2O3)作为次要成分或天然杂质,氧化镁-组分可尤其还为含氧化铁组分,使得不经由至少一种柔性剂引入配料中的本发明配料的氧化铁含量可尤其经由氧化镁引入配料中。由于上文所描述的现象,关于现有技术配料中,不以含铁柔性剂(尤其是来自尖晶石群组的含铁柔性剂)的形式存在的氧化铁含量超过3%可降低由配料制备的石材的相系统的不变点;因此,在现有技术配料的情況下,争取保持配料中的氧化铁含量尽可能低或使用具有尽可能贫氧化铁的氧化镁。由于本发明已确定,通过磷存在于此类配料中,不变点可通过不以含铁柔性剂形式存在的氧化铁同时存在于该配料中而甚至提高,则根据本发明可有针对性地规定,使用富氧化铁的氧化镁作为组分,例如氧化镁具有基于氧化镁的质量在3质量%至15质量%范围内的氧化铁的质量分数。就这方面而言可例如还规定,各基于氧化镁的质量具有至少3%,即例如还至少3.5%、4%、4.5%或5%的氧化铁的质量分数的氧化镁存在于本发明配料中。此外,氧化镁中的氧化铁的质量分数又基于氧化镁的质量可为至多15质量%,即例如还为至多13%、12%、11%、10%、9%、8%、7%或6%。根据一个实施方案规定,规定多种不同的氧化镁作为氧化镁-组分于配料中,尤其例如为了实现配料中不以含铁柔性剂形式存在于配料中的氧化铁的上述质量分数;总的来说,不同的氧化镁可因此具有上述含量的氧化铁。在多种不同氧化镁的情况下,关于配料中氧化镁的质量分数、配料中由氧化镁引入配料中的氧化铁含量以及氧化镁中的氧化铁含量的上述数据因此适用于这些不同氧化镁的总质量。本发明配料中的氧化镁还可尤其为经由其将CaO和SiO2引入配料中的组分,因为氧化镁通常还包含CaO和SiO2作为次要成分或杂质。就这方面而言,氧化镁可优选存在于配料中,其中CaO与SiO2的摩尔分数大于2。例如另一方面,具有不同的CaO与SiO2的含量或比例的不同氧化镁也可存在于配料中,使得该氧化镁总共又具有大于2的CaO与SiO2摩尔分数。配料的氧化镁-组分中CaO与SiO2的摩尔比优选超过2,即例如超过2.2,超过2.4,超过2.6,超过2.8或超过3。氧化镁-组分中CaO与SiO2的摩尔比可例如为至多10,即例如为至多9、8、7、6、5或至多4。若多种不同的氧化镁存在于配料中,则这些值适用于不同氧化镁的总质量。氧化镁中CaO的质量分数基于氧化镁的总质量可例如为至少0.5质量%,即例如还为至少1%、2%或3%。例如,氧化镁中CaO的含量基于氧化镁的总质量可为至多10质量%,即例如还为至多9%、8%、7%、6%、5%或4%。氧化镁中SiO2的质量分数基于氧化镁的总质量可例如为至少0.1质量%,即例如还为至少0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%或0.7%。例如,氧化镁中SiO2的质量分数基于氧化镁的总质量可为至多3质量%,即例如还为至多2.5%、2.3%、2%、1.8%或1.5%。若应又使用多种不同的氧化镁,则前述CaO和SiO2的质量分数又适用于不同氧化镁的总质量。以至少一种柔性剂形式的组分为一种或多种不同的柔性剂。如上文所论述,柔性剂为借助于其可降低基于氧化镁的耐火制品的脆性或可提高耐火制品的柔性的物质。相应物质自现有技术已知,尤其是以来自尖晶石群组的矿物或组分的形式。根据本发明可规定,至少一种柔性剂包含以下组分中的至少一种:一或多种来自尖晶石群组的矿物、氧化铝或含氧化铝原料。以氧化铝或含氧化铝原料的形式的柔性剂可例如为以下组分中的至少一种:刚玉、富铝红柱石、红柱石、硅线石或蓝晶石。根据一个优选的实施方案,柔性剂只以来自尖晶石群组的组分形式存在,尤其优选地只以以下组分中的一种或多种的形式存在:尖晶石、铁尖晶石、锰尖晶石或黑镁锰铁矿。柔性剂,尤其是就其以尖晶石、铁尖晶石、锰尖晶或黑镁锰铁矿的形式存在而言,可以在2质量%以下的含量,即例如还以在1.8质量%、1.6质量%、1.4质量%、1.2质量%、1.0质量%、0.8质量%、0.7质量%、0.6质量%以下或在0.5质量%以下的含量存在于配料中。柔性剂的含量可超过0.1质量%,即例如还超过0.2质量%、0.3质量%或超过0.4质量%存在。以尖晶石形式的柔性剂为天然尖晶石,即氧化镁-尖晶石(MgO.Al2O3,MgAl2O4)。例如,尖晶石可以在0.1%至2%以下的范围内的质量分数,即例如以至少0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%或0.9%的含量存在于配料中。此外,尖晶石可例如以至多2%的质量分数,即例如还以至多1.9%、1.8%、1.7%、1.6%、1.5%、1.4%、1.3%、1.2%或1.1%的含量存在于配料中。可作为以柔性剂形式的组分存在于本发明配料中的铁尖晶石为铁磁-尖晶石(FeO.Al2O3,FeAl2O4)。可同样作为以柔性剂形式的组分存在于本发明配料中的黑镁锰铁矿为铁氧体-尖晶石(Mn2+,Fe2+,Mg)(Fe3+,Mn3+)2O4。可同样作为以柔性剂形式的组分存在于本发明配料中的的锰尖晶石为锰-尖晶石(MnO.Al2O3,MnAl2O4)。铁尖晶石、锰尖晶石和黑镁锰铁矿可例如基于配料的总质量分别以在0.1%至2%以下的范围内的质量分数存在于配料中。因此,这些物质可例如分别以至少0.1%、0.2%、0.3%、0.4%或0.5%的质量分数存在于配料中。例如,这些物质可分别以至多2%的质量分数,即例如还分别以至多1.9%、1.8%、1.7%、1.5%、1.6%或1.5%的质量分数存在于配料中。根据一个特别优选的实施方案,所述配料只包含以尖晶石和铁尖晶石形式的柔性剂。本发明配料的组分(尤其是氧化镁和柔性剂)可以至多10mm的粒度,特别优选地以至多9mm、8mm、7mm、6mm或5mm的粒度存在于配料中。例如,氧化镁-组分在以下粒度的范围中可具有以下分别基于配料中氧化镁的总质量的质量分数:->3mm至10mm或>3mm至5mm:6%至13%,->1mm至3mm:20%至35%,->0mm至1mm:40%至80%,尤其是50%至70%。根据一个实施方案规定,除组分氧化镁、柔性剂及含磷组分外,配料不具有其他组分或仅具有少的含量的其他组分,因为如上文所论述,配料可对其他组分灵敏地作出反应。根据一个实施方案规定,除组分氧化镁、柔性剂及含磷组分外,配料具有分别基于配料的总质量,质量分数在10%以下,即例如还在8%、6%、5%、4%、3%、2%以下或在1%以下的其他组分。例如可规定,配料具有作为另一组分的含SiO2组分,例如石英或其它的SiO2-载体,用以调节配料中CaO与SiO2的摩尔分数比。例如,这种含SiO2组分可以至最多3%的质量分数,即例如还以至最多2%或至最多1%的质量分数存在于配料中。此外,以下其他组分可例如最大以如下文给出的分别基于配料的总质量的质量分数存在于配料中:-Al2O3,除非是作为尖晶石或以MgO.Al2O3的形式:最大5%、4%、3%、2%、1%、0.5%,-Cr2O3:最大3%、2%、1%、0.5%,-TiO2:最大3%、2%、1%、0.5%,-ZrO2:最大3%、2%、1%、0.5%,-MnO:最大3%、2%、1%、0.5%,-C:最大3%、2%、1%、0.5%,-B2O3:最大1%、0.5%,-Na2O:最大1%、0.5%,-K2O:最大1%、0.5%。只要本文中涉及“配料的总质量”,这是指未掺合配料,即未与粘合剂掺合的本发明配料的总质量。本发明的另一目标为一种优选通过陶瓷煅烧由本发明配料制备的成形耐火陶瓷制品。本发明的成形耐火陶瓷制品可尤其为呈耐火石材形式的成形耐火陶瓷制品。为了由本发明配料制备成形耐火陶瓷制品,本领域技术人员可采取对此由现有技术已知的方法用于由此类配料制备这种制品,因为由本发明配料(尽管含磷组分)可以与由不具有这种含磷组分的此类配料相同的方式来制备成形耐火陶瓷制品。就这方面而言,本领域技术人员可采取由现有技术已知的方法及技术用于由本发明配料制备成形耐火陶瓷制品。例如,为由本发明配料制备成形耐火陶瓷制品(下文中也称为“耐火石材”),可首先提供本发明配料。可例如通过适合的混合装置混合本发明配料以产生均质的混合物。例如还可规定,所述配料至少部分地仅在混合期间由组分配制。可尤其例如在混合期间将粘合剂添加至配料中。对此,原则上可使用各种由现有技术已知的粘合剂用于此类配料,尤其例如有机粘合剂,例如一种水果酸,例如柠檬酸。基于100%的配料的质量,可例如将质量分数在3质量%至10质量%范围内的粘合剂添加至配料中。可通过由现有技术已知的技术,尤其是通过压制,使掺合有粘合剂的配料成形为生坯。然后,任选地在干燥设备中的干燥后,可通过陶瓷煅烧将该生坯煅烧成耐火石材。陶瓷煅烧在配料的组分烧结在一起且由此形成成形耐火陶瓷制品的温度下进行。例如,配料可在范围为至少1,450℃或至少1,500℃的温度下及至多1,600℃或至多1,560℃的温度下煅烧。陶瓷煅烧后,获得成形耐火陶瓷制品。本发明的成形耐火陶瓷制品可尤其具有超过1,325℃的T0值,即超过1,325℃的在压力下的软化行为(受压软化)的值T0。受压软化的值可尤其根据DINENISO1893:2008-09测定。特别地,本发明制品还可具有超过1,350℃、1,380℃、1,400℃、1,420℃或甚至超过1,440℃的这类T0值。受压软化的T0.5值(其尤其同样可根据DINENISO1893:2008-09测定)可例如超过1,500℃、1,530℃、1,550℃、1,570℃、1,590℃或甚至超过1,600℃。本发明的成形耐火陶瓷制品还具有针对使用足够的结构弹性,其中该结构弹性可借由以下典型的特性值中的至少一者表征:-弹性模量:<70Gpa、<60Gpa、<50Gpa或40GPa-名义缺口拉伸强度(NominelleKerbzugfestigkeit):<10Mpa、<9Mpa、<8Mpa或<7Mpa。弹性模量(E-模量)可根据以下参考文献中的数据在室温下测定:G.Robben,B.Bollen,A.Brebels,JvanHumbeeck,O.vanderBiest:"Impulseexcitationapparatustomeasureresonantfrequencies,elasticmoduleandinternalfrictionatroomandhightemperature",ReviewofScientificInstruments,第68卷,第4511-4515页(1997)。名义缺口拉伸强度可根据以下参考文献中的数据在1,100℃下测定:HarmuthH.,ManhartCh.,AuerTh.,GruberD.:"FractureMechanicalCharacterisationofRefractoriesandApplicationforAssessmentandSimulationoftheThermalShockBehaviour",CFICeramicForumInternational,第84卷,第9期,第E80-E86页(2007)。特别地,本发明制品至少具有以下矿物相:-氧化镁,以及-以下相中的至少一者:磷酸三钙或钙-硅酸盐-磷酸盐混合晶体。此外,本发明制品仍可具有以下相中的至少一者:铁氧体、硅酸二钙或至少一种已由一种或多种柔性剂形成的矿物相。本发明制品中已由柔性剂形成的矿物相的质量分数可对应于本发明配料中的质量分数。就柔性剂以来自尖晶石群组的矿物的形式存在于配料中而言,该柔性剂通常作为相应的矿物相存在于由其制成的制品中,因为通常该柔性剂在陶瓷煅烧期间几乎不经历转变。就这方面而言,例如以尖晶石、铁尖晶石、锰尖晶石或黑镁锰铁矿形式的柔性剂作为相应的矿物相存在于煅烧制品中。制品中硅酸二钙的质量分数基于制品的总质量可例如在0.5质量%至8质量%的范围内,例如为至少0.5%、0.8%、1%或1.5%且至多8%、7%、6%、5%、4%、3%或2.5%。制品中磷酸三钙的质量分数基于制品的总质量可例如在0.5质量%至6质量%的范围内,例如为至少0.5%、0.8%、1%或1.2%且至多6%、5%、4%、3%、2.5%或2%。制品中钙-硅酸盐-磷酸盐混合晶体的质量分数基于制品的总质量可例如在0.5质量%至8质量%的范围内,例如为至少0.5%、0.8%、1%或1.5%且至多8%、7%、6%、5%、4%、3%或2.5%。本发明制品中相氧化镁的质量分数可任选地略低于配料中氧化镁的质量分数,因为来自配料-组分氧化镁的CaO和SiO2的含量可能在配料的陶瓷煅烧期间已相互反应以及与含磷组分的磷反应,且与此同时可特别地已形成上述的CaO、SiO2和磷酸盐的矿物相。此外,氧化镁的氧化铁成分可能已形成铁氧体。例如,本发明制品中相氧化镁的质量分数可因此在1.5%至10%的范围内,即例如比上述的配料中氧化镁的质量分数低3%。例如,制品中的氧化镁可以基于制品的总质量在68%至94%的范围内的质量分数,即例如以至少68%、70%、72%、74%、76%、78%、80%、81%或82%且例如至多94%、92%、90%或88%的含量存在于配料中。铁氧体可以例如基于制品的总质量在1%至6%的范围内的质量分数,例如以至少1%、1.2%或1.5%的含量且例如以至多6%、5%、4%、3%或2.5%的含量存在于制品中。可尤其在以下情况下使用本发明的成形耐火陶瓷制品,其中必須使用具有高的耐硫酸盐性的成形耐火陶瓷制品。优选地,本发明制品可例如用于水泥工业的窑(尤其是在回转窑中)、玻璃工业(尤其是用作再生器中的方格砖)、钢铁冶金(Stahlmetallurgie)(尤其是例如用于铁桶或用作永久衬(Dauerfutter))或例如有色金属工业(例如用于镍-铜-合金的电熔炉)。此外,可尤其在以下情况下使用本发明的成形耐火陶瓷制品,其中必須使用具有高的耐水合性的成形耐火陶瓷制品,例如在其启动时可形成水蒸汽的竖窑中。本文中所公开的本发明的所有特征可以任何方式单独地或以组合形式彼此组合。以下将给出氧化镁的组成的一个实施例,其可用于本发明配料中。氧化镁-组分由烧结氧化镁组成。该氧化镁包含以下分别基于氧化镁的总质量的分别给出的质量分数的氧化物主要成分及次要成分:表1下表2给出了本发明配料的三个实施例V1、V2和V3。S1、S2和S3是指三种现有技术配料。所述配料具有按照下列分别基于配料的总质量的质量分数的以下组分:组分S1V1S2V2S3V3氧化镁100.098.9299.598.4298.597.42尖晶石(柔性剂)0.00.00.50.51.51.5包含磷酸盐的组分0.01.080.01.080.01.08表2所使用的氧化镁对应于按照表1的氧化镁。氧化镁和尖晶石组分各以在>0mm至5mm的范围内粒度存在。包含磷酸盐的组分为偏磷酸铝。分析配料V1、V2、V3、S1、S2和S3的所得化学组成且在表3中给出。数据分别为基于各配料的质量分数:表3由此得出本发明配料中磷的以下实际含量(以P2O5计算):V1:0.85质量%;V2:0.86质量%;V3:0.85质量%。此外,根据表2和表3分别得出本发明配料V1、V2和V3中3.8的CaO与SiO2摩尔比。因此,根据上文给出的式(I),本发明配料中存在游离CaO的以下质量分数:V1和V2:1.03质量%;V3:1.06质量%。因此,本发明配料中磷的理想含量(根据式(II)以P2O5计算)对于V1和V2为0.87质量%以及对于V3为0.90质量%。因此,磷的实际含量分别仅比V1中的理想含量低0.02质量%,且仅比V2和V3中的理想含量低0.01质量%或0.05质量%。相对地,磷的理想含量因此仅比V1中的理想含量值低2.02质量%,且仅比V2和V3中的理想值低0.74质量%或5.34质量%。此外,根据表2和表3得出配料S1、S2和S3中3.9的CaO与SiO2摩尔比(针对S1和S2),和3.8的CaO与SiO2摩尔比(针对S3)。根据由按照表2和表3的配料V1、V2和V3以及S1、S2和S3制备成形耐火陶瓷制品的方法的一个实施例,首先在混合器中混合这些配料。同时向所述配料添加2%的质量(基于各配料的100%的质量)的呈6%的柠檬酸形式的粘合剂。混合后,借由压制使配料每次一个地成形为生坯,且随后在95℃下在干燥器中干燥。最后,在干燥后,在1,530℃下将该生坯每次一个地煅烧成陶瓷制品。依此获得的制品用作石灰竖窑的内衬的石材。为了测量耐硫酸盐性,进行以下测试。首先使制品的测试样品在窑中经历在800℃和1,100℃之间的制总共96次温度循环,因为碱金属硫酸盐在该温度范围内在耐火陶瓷制品中冷凝。不管加热时间还是冷却时间各持续30分钟。经由气体燃烧器进行加热。作为腐蚀介质,在各加热循环期间,经由燃烧器将250g固体KHSO4和500g气体SO2引入窑中。这在计算上对应于约0.24的K2O与SO3摩尔比,且因此对应于在其中K2O与SO3比在1以下的制品的酸侵蚀。然后,分析所获得的制品的化学组成。该化学分析的结果在下表4中给出,其中V1、V2和V3表示由本发明配料V1、V2和V3获得的制品的样品,且S1、S2和S3表示由现有技术配料S1、S2和S3获得的制品的样品。数据又为基于各制品的质量分数:氧化物S1V1S2V2S3V3MgO88.5188.9988.5588.9787.6188.17Al2O30.160.130.470.461.121.12SiO20.530.520.530.510.510.49P2O50.000.760.000.800.000.79CaO1.931.931.951.921.911.91Fe2O30.220.210.200.230.210.20K2O2.752.292.592.042.782.11SO35.474.505.214.395.424.57其他0.430.670.500.680.440.64表4就此已清楚示出,硫酸盐已以比引入至现有技术制品S1、S2和S3中小得多的程度引入至本发明制品V1、V2和V3中。此外,测试制品V1和S1关于其耐水合性。为此,自石材各切割两个KDF-测试样品(直径为50mm且高度为50mm的圆柱体)且使其经受Angennot测试。在此,将测试样品置放于高于沸水约20cm的托架上,且用蒸汽冲击。然后,一日两次光学检测测试样品的裂缝形成。在此,具有不同强度的裂缝之间进行区分,强度用数字0至5表示,其代表如下:0=无裂缝1=细裂缝2=强裂缝3=分裂成碎片4=分裂成颗粒5=分裂成粉尘下表5的第1行给出用水蒸汽冲击样品的时间。在此,获自本发明制品V1的样品表示为“V1”且获自现有技术制品S1的样品表示为“S1”:持续时间:0h7h10h24h34h48h58h82hV100001234S100023444表5因此,与现有技术制品S1相比,本发明制品V1的水合敏感性显著改善。在此,对于至最多10h后的用水蒸汽冲击,在本发明制品和现有技术制品之间未显示出显著差异。然而,在现有技术制品的情況下,在24h后已显示出强裂缝,而在本发明制品的情況下,在34h后才显示出细裂缝,和在48h后显示出强裂缝。当前第1页1 2 3 
当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1