專利名稱：耐火陶瓷配方、由此配方形成的耐火陶瓷成型體及其用途的制作方法
耐火陶瓷配方、由此配方形成的耐火陶瓷成型體及其用途本發(fā)明涉及耐火陶瓷配方，由此配方形成的耐火成型體以及此成型體的用途。由DE3720460C2已知使用鎂橄欖石基質(zhì)制造燒制的耐火鎂磚的方法，該鎂磚含有 15-30質(zhì)量％的硅酸鋯(Zrrkonsilikat) (&Si04)。這些磚原則上已經(jīng)證明是有效的。例 如這些磚是以所謂的格子磚(Gitterstein)(也稱為陶磚(Topfstein))的形式使用在玻璃 熔爐的蓄熱室格子體(Regeneratorgitterung)中。然而，在溫度交變時(shí)和溫度突變時(shí)它們 抗腐蝕性以及穩(wěn)定性，特別是這些磚長(zhǎng)期使用的情況下(> 10年)，是尚可改進(jìn)的。此外硅 酸鋯是昂貴的。由DE2308171A已知將這些磚用于內(nèi)襯玻璃熔爐，這些磚是由橄欖石和鎂氧礦燒 結(jié)物或者更確切地說(shuō)由橄欖石和MgOAl2O3 (MA)熔凝尖晶石制造的。雖然這些磚在正常的工 作條件下具有充分的抗腐蝕性，然而在大于1200°C的溫度峰值的情況下失效，因此對(duì)于在 玻璃熔爐蓄熱室格子體中的應(yīng)用也是不充分的。DE102006007781A1描述了具有以MgO或MgO/CaO為基礎(chǔ)的堿性主要組分的耐火配 方，其中術(shù)語(yǔ)主要組分定義如下，配方中主要組分占超過(guò)60質(zhì)量％。其余的配方組分是由 鎂橄欖石材料或形成鎂橄欖石的混合物組成的。由這種配方在燒制后將得到耐火磚，例如 這種耐火磚能在制造水泥的回轉(zhuǎn)窯或石灰立窯中使用。要強(qiáng)調(diào)的是，這種磚在所述的爐中 具有好的抗硅酸鹽熔融相的抗性，這種熔融相來(lái)自燒成物(Brermgut)，特別是在回轉(zhuǎn)窯部 分在耐火爐襯上形成了持久的沉積物。本發(fā)明的任務(wù)是，提供制造在應(yīng)用中耐火的陶瓷成型件(Formteil)的配方，成型 件優(yōu)選可以使用在玻璃熔爐蓄熱室格子體的格子體上部和中部區(qū)域，以及格子體入口區(qū)的 擋板區(qū)，其特征在于好的導(dǎo)熱性，蓄熱容量和抗腐蝕性。根據(jù)本發(fā)明，滿足這些要求的配方由下列組成-30至95質(zhì)量％的由熔凝鎂橄欖石(Schmelzmagnesia)合成制造的粒度< 1毫米 的細(xì)組分，-5至70質(zhì)量％的選自下列的至少一種粒度> 1毫米的粗組分燒結(jié)鎂氧礦，熔凝 鎂氧礦，-至多5質(zhì)量％的燒結(jié)助劑，-最高5質(zhì)量％的至少一種其它組分。就由這種配方制造的磚的優(yōu)異的耐腐蝕性而言，特別歸因于用作細(xì)組分的熔凝鎂 橄欖石。就總配方而言，熔凝鎂橄欖石的份額因此明顯地超過(guò)30質(zhì)量％的下限，例如是以 40，55，65，75或85質(zhì)量％為下限。特別是粗組分的份額相應(yīng)地降低了，因此所有的配方組 分相加為100質(zhì)量％。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，細(xì)組分(熔凝鎂橄欖石)的份額為32-45質(zhì)量％，而粗組分的 份額為55-68質(zhì)量％。由這樣的配方形成的磚具有特別好的耐腐蝕性，其中細(xì)組分的質(zhì)量份額大于粗組 分的質(zhì)量份額。就這方面而言，例如細(xì)組分與粗組分的比可以為80/20、85/15、90/10或 95/5。燒結(jié)助劑和可能的其它組分的份額此時(shí)將不予以考慮。它們的份額相應(yīng)地將使細(xì)組
3分和粗組分的質(zhì)量份額降低。細(xì)組分的熔凝鎂橄欖石可以由鎂橄欖石燒結(jié)物(Forsteritsinter)完全或部分代替。作為其它的組分可以使用例如鎂橄欖石燒結(jié)物。由于基本上不含氧化鐵(FeCVFe2O3)，所以這種合成的鎂橄欖石組分具有顯著的優(yōu) 點(diǎn)。例如跟現(xiàn)場(chǎng)形成的鎂橄欖石相比較，另外的優(yōu)點(diǎn)在于，在成型體結(jié)構(gòu)中能夠達(dá)到更高 的質(zhì)量份額，因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)的鎂橄欖石形成伴隨著體積增大。這使得合成制造的細(xì)組分區(qū)別于 天然鎂橄欖(相同組成)，天然橄欖石總是具有至少3質(zhì)量％的FeCVFe2O3份額，基于各個(gè) 組分計(jì)，其中氧化鐵份額有時(shí)明顯地高于此值。氧化鐵份額使壓力流動(dòng)變差(根據(jù)DIN EN 993-9)，因此根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，配方應(yīng)該具有最高FeCHFe2O3 < 1. 0質(zhì)量％的份額，優(yōu)選地 < 0. 5質(zhì)量％，最好是0質(zhì)量％。Mg2SiO4-Fe2SiO4混合系列的相圖證實(shí)了貧氧化鐵的氧化 鎂-硅酸鹽(Magnesia-Silikat)的更高的耐火性。在將CaO含量限制為< 2質(zhì)量％時(shí)，產(chǎn)生了關(guān)于腐蝕性能的進(jìn)一步的優(yōu)化。這是 以或多或少純的MgO材料作為粗組分為前提的。此外，ZrO2ArSiO4的含量盡可能地少，優(yōu)選< 0. 5質(zhì)量％，基于總配方計(jì)。優(yōu)選不 含^O2ArSiO4的配方和成型件。由于省去了 &02/&Si04，由所述配方可以更容易地?zé)?成型件，在還原條件下和堿侵蝕時(shí)的抗腐蝕性得到改善。細(xì)組分可以以<0. 7毫米的粒度存在，細(xì)組分也還可以顯著地更細(xì)，例如< 100微 米。粗組分典型地具有至多5或至多8毫米的粒度。作為燒結(jié)助劑合適的是例如粘土懸浮體。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，由FeO、Fe203> ZrO2, ZrSiO4的總份額< 0. 5質(zhì)量％的配方，可 以通過(guò)成型和緊接著在高于1500°C的溫度燒制來(lái)制造耐火陶瓷成型體，具體地是以如下方 式，也即粗組分島狀地嵌入到鎂橄欖石基質(zhì)中。對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的成型件，對(duì)于根據(jù)DIN-EN 993-8的壓力軟化 (Druckerweichen) (DE)和根據(jù) DIN-EN 993-9 壓力流動(dòng)(Druckflie^en)例如測(cè)得下列 值DE =T0 = 1590 °CT0.5 = 1660 °CDF 在試驗(yàn)溫度1500°C，加熱速率5K/分鐘和遞增負(fù)荷(Auflast) 0. 2MPa下，5_25 小時(shí)的試件的高度變化具有+/-0. 1或者最高具有+/-0. 2的線性％。

圖1畫(huà)出了根據(jù)本發(fā)明的成型體的顯微照片。(1)表示了島狀地嵌入到鎂橄欖石 基質(zhì)中的MgO顆粒。根據(jù)本發(fā)明的成型體對(duì)廢氣中的硫酸鹽以及對(duì)堿具有好的抗腐蝕性，正如特別在 蓄熱室格子體中間區(qū)域(也叫做冷凝區(qū))出現(xiàn)的那些。表述“中間區(qū)域”在此涉及垂直方向 的考察，也就是說(shuō)，格子體還具有在該中間區(qū)域之上的區(qū)域，和在該中間區(qū)域下面的區(qū)域。 來(lái)自附屬玻璃槽的、還可能含有例如SiO2和/或CaO的固體的廢氣，經(jīng)過(guò)上部格子體區(qū)域的 穿過(guò)經(jīng)過(guò)中間區(qū)域而進(jìn)入所述下部格子體區(qū)域。在上部格子體區(qū)域的溫度相應(yīng)地特別高， 可能會(huì)達(dá)到1500°C。在中部室區(qū)域由廢氣帶來(lái)的溫度負(fù)荷仍在約1000°C，而在室的下部格
4子體區(qū)域，溫度負(fù)荷為80(TC和更低。成型件對(duì)于SiO2粉塵也具有高的抗腐蝕性，這種粉塵從玻璃槽區(qū)到達(dá)蓄熱室格子 體中的熱的擋板區(qū)域和上部格子體區(qū)域。粗組分包含熔凝或燒結(jié)鎂氧礦形式的鎂氧礦，典型的鎂氧礦含量為85-99質(zhì) 量％，優(yōu)選地超過(guò)95質(zhì)量％。為了制造配方組分可以動(dòng)用鎂氧礦和石英砂(除了燒結(jié)助劑和可能的其它的次 要組分之外)。下面將示例性地描述根據(jù)本發(fā)明的一些原料混合物(配方)。
實(shí)施例
權(quán)利要求
耐火陶瓷配方，由下列組成a)30 95質(zhì)量％的由熔凝鎂橄欖石合成制造的粒度＜1毫米的細(xì)組分，b)5 70質(zhì)量％的選自下列的至少一種粒度＞1毫米的粗組分燒結(jié)鎂氧礦，熔凝鎂氧礦，c)至多5質(zhì)量％的燒結(jié)助劑，d)最高5質(zhì)量％的至少一種其它組分，其中組分a) d)相加為100質(zhì)量％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的配方，其中所述細(xì)組分的份額為32-50質(zhì)量％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的配方，其中所述粗組分的份額為50-68質(zhì)量％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的配方，其中所述細(xì)組分的質(zhì)量份額大于粗組分的質(zhì)量份額。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的配方，其細(xì)組分至少部分地由鎂橄欖石燒結(jié)物來(lái)代替。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的配方，其FeCHFe2O3的份額<1質(zhì)量％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的配方，其CaO-含量<2質(zhì)量％。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的配方，其&02/&Si04-含量<0. 5質(zhì)量％。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的配方，其FeO,Fe203> ZrO2和ZrSiO4的總份額< 0. 5質(zhì)量％。
10.由根據(jù)權(quán)利要求1-9之一的配方通過(guò)成型和隨后在高于1500°C的溫度燒制而制造 的耐火陶瓷成型體，其中所述粗組分以島狀嵌入到鎂橄欖石基質(zhì)中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的經(jīng)燒制的耐火陶瓷成型體作為玻璃熔爐的蓄熱室格子體中的 格子磚的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及到耐火陶瓷配方，由該配方形成的耐火成型體，和所述成型體的用途。
文檔編號(hào)C04B35/66GK101970376SQ200880119341
公開(kāi)日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2008年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月6日
發(fā)明者G·格爾布曼, J·埃德 申請(qǐng)人:耐火材料知識(shí)產(chǎn)權(quán)有限兩合公司