[发明专利]耐火陶瓷配料以及耐火陶瓷制品

说明书

技术领域

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DE 44 03 869 C2及DE 198 59 372 C1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DIN 5106的耐火材料，即示温熔锥当量大于SK 17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。