Die Arbeit unseres Unternehmens an neuen Bindemitteln für feuerfeste Materialien wurde mit dem Ziel durchgeführt, ihre Produktionskosten zu senken, hauptsächlich Energiekosten zu senken, die Zeit für die Vorbereitung von Formmaterialien für Betriebsbedingungen zu verkürzen sowie die Anwendungstemperatur dieser Materialien zu erhöhen.
Wir haben hauptsächlich an Bindemitteln für monolithische Feuerfestmaterialien gearbeitet, insbesondere für zementfreie Feuerfestmaterialien, um die Zeit der Wärmebehandlung von Beton vor der Inbetriebnahme zu verkürzen. Dies ist ein natürlicher Wunsch sowohl der Feuerfesthersteller als auch ihrer Verbraucher.
Es ist bekannt, dass die monolithische Auskleidung von thermischen Einheiten, insbesondere solche, bei denen die Auskleidung direkt in Kontakt mit flüssigem Metall arbeitet, ein sehr mildes und langes Heizregime erfordert, um die Zerstörung der Auskleidung während der Zementdehydratisierung zu verhindern und die Wirkung von Polymorphie zu verringern Umwandlungen beim Erhitzen. Aus diesem Grund beträgt die Zeit der Wärmebehandlung von monolithischen Auskleidungen auf einem Zementbindemittel mehr als 70 Stunden, und je dicker die Auskleidung ist, desto länger dauert dieser Prozess. Außerdem ist der Energieverbrauch für die Herstellung von Zement selbst ziemlich hoch und seine Herstellung erfordert eine große Menge an Erdgas und dementsprechend zusätzliche Kohlendioxidemissionen in die Atmosphäre. Diese Faktoren veranlassten uns, nach alternativen Bindemitteltypen für die Herstellung von Feuerfestmaterialien und technischer Keramik zu suchen.
Während der Arbeit wurden verschiedene Arten von Bindemitteln getestet, aber alle erfüllten bis zu einem gewissen Grad unsere Aufgaben nicht – einige von ihnen reduzierten die Betriebstemperatur von feuerfesten Materialien, andere wurden von uns als schädliche Komponenten ausgeschlossen für Gesundheit und Umwelt.
Das von unserer Firma entwickelte 2D-S-Bindemittel erwies sich als das Material, das nicht nur hohen Temperaturbelastungen standhalten kann, sondern auch zwei Eigenschaften hat, für die diese Arbeit begonnen wurde, nämlich, dass wir mit der Verwendung ein Produkt erhalten haben von denen die Temperaturanstiegsrate beim Erhitzen einer monolithischen Auskleidung über 300 Grad pro Stunde erreichen kann und die zweite Qualität – die Arbeit des Zuschlagstoffs mit einem solchen Bindemittel steigt um mindestens 150 Grad im Vergleich zum Zementbindemittel und erreicht in der Praxis die Erweichungstemperatur des ursprünglichen Aggregats. Dieses Bindemittel ermöglicht 15-20 Stunden, um die Auskleidung bei maximalen Temperaturen zu betreiben, ohne Angst vor ihrer Zerstörung zu haben.
Mit anderen Worten, wir haben ein Bindemittel erhalten, das maximale thermische Belastungen für alle feuerfesten Zuschlagstoffe bereitstellt, mit Ausnahme von Zuschlagstoffen, die freie Oxide von Erdalkalioxiden enthalten.
Das heißt, dies ist eine ziemlich breite Palette von Füllstoffen, von Korund und Aluminiumsilikat bis hin zu Siliziumkarbid und Zirkonoxid enthaltend.
Was tonerdehaltige Gesteinskörnungen betrifft, hat sich unser Bindemittel für diese Art von Materialien als eine der wenigen Bindemittelarten herausgestellt, die die Herstellung von zementfreien Betonen oder, wie sie auch Zweikomponentenbetone genannt werden, ermöglichen. Es gibt eine Reihe von Vorteilen unseres Bindemittels gegenüber Analoga, aber in diesem Artikel möchten wir uns nicht darauf konzentrieren.
Ich möchte auf die problematischeren feuerfesten Materialien des AZS-Systems eingehen: Feuerfeste Produkte aus Oxiden von Zirkonium, Aluminium und Silizium stellen eine spezielle Familie von feuerfesten Materialien dar, die in Glasöfen verwendet werden, und diese feuerfesten Materialien sind heute einzigartig. Die Feuerfestmaterialien dieses Systems werden überwiegend durch Schmelzen der aufgeführten Oxide hergestellt, was dementsprechend einen erheblichen Strombedarf erfordert, und zusätzlich werden die geschmolzenen Gussprodukte zusätzlich einem Wärmebehandlungsprozess unterzogen, um innere Spannungen in diesen Produkten abzubauen.
Versuche, eine monolithische Auskleidung oder Betone auf Basis dieser drei Oxide im AZS-System herzustellen, führten nicht zum Erfolg. Der Hauptgrund ist das Vorhandensein von Calciumoxid in Zement, das bei Wechselwirkung mit Siliziumoxid in Gegenwart von Aluminiumoxid oder, noch schlimmer, in Gegenwart von Kalium- und Natriumoxid schnell die Auskleidung eines Glasschmelzofens zerstört.
Derselbe Effekt der Auskleidungszerstörung, jedoch gemäß einem anderen Szenario, tritt bei den feuerfesten Materialien dieses Systems in Öfen auf, die Zementklinker produzieren.
Wir haben Forschungsarbeiten mit dem Ziel durchgeführt, 2D-S Binder als Bindemittel für die Herstellung von zementfreiem Beton aus Zuschlagstoffen des AZS-Systems einzusetzen.
Betonproben wurden nicht nur aus rein geschmolzenen Materialien dieses Systems hergestellt und untersucht, sondern auch aus Materialien, die den Service bestanden und den Recyclingmodus bestanden haben.
Ohne auf Einzelheiten dieser Studien einzugehen, in denen neben unserem Bindemittel auch Bindemittel anderer Zusammensetzungen, darunter auch namhafter Hersteller, getestet wurden, wurden Ergebnisse erzielt, die nicht nur ähnliche Eigenschaften im Vergleich zu schmelzgegossenen Feuerfestmaterialien zeigten, sondern auch herkömmliche übertrafen Produkte des Systems in einer Reihe von Indikatoren AZS. Dies gilt für Eigenschaften wie Hitzebeständigkeit und mechanische Festigkeit. Der thermische Widerstand, ausgedrückt in thermischen Luftzyklen, überstieg 50 thermische Zyklen, und die Druckfestigkeit nach der Wärmebehandlung bei 12000C beträgt mehr als 110 MPa. Die offene Porosität überschreitet nicht 10 %, und was sehr wichtig ist, die Größe der offenen Poren beträgt im Durchschnitt 3-5 Mikrometer. Dadurch kann das Glas nicht in die Poren eindringen und dadurch die Arbeitsschicht der Auskleidung zerstören.
Im Zusammenspiel mit Schmelzen von Fenster- und Flaschenglas sind die Ergebnisse der chemischen Beständigkeit von Feuerfestbeton auf unseren Binder- und Schmelzguss-Feuerfestmassen praktisch gleich. Auch die Temperatur des Verformungsbeginns unter Belastung blieb gleich.
Somit macht sich der Vorteil der Verwendung des 2D-S-Bindemittels gegenüber den AZS-Schmelzguss-Feuerfestmaterialien besonders bemerkbar, wenn es nicht nur um die Qualität des Materials, sondern auch um die Kosten seiner Herstellung geht. Im Wesentlichen verwenden wir neben unserem Bindemittel zwei bis drei Sorten Zuschlagstoffe, meist recycelt.
Eine deutliche Reduzierung des Energieverbrauchs für die Herstellung solcher Produkte ohne Qualitätsminderung kann der entscheidende Faktor für den Einsatz dieser Technologie bei der Herstellung von zementfreiem Beton oder Produkten sein, die auf unserer vorgeschlagenen Technologie unter Verwendung von 2D basieren -S Binder.
Mit diesem Bindemittel ist es auch möglich, zementfreie Betone auf Basis eines Systems aus zwei Oxiden – Aluminiumoxid und Zirkonoxid – herzustellen.
Es ist charakteristisch, dass Produkte mit Bacor-Zusammensetzung (Al2O3 und ZrO2), die mit traditioneller Schlickertechnologie hergestellt werden, einen Langzeitbrand bei Temperaturen über 15000C erfordern, was sich auch auf den übermäßigen Verbrauch von Erdgas auswirkt.
Abschließend möchte ich einige Besonderheiten des 2D-S-Binders anmerken, da er bestimmte Maßnahmen für seine Anwendung erfordert.
Wie oben erwähnt, sollte das Aggregat keine freien Oxide von Erdalkalimetallen wie CaO und MgO enthalten. Der Gehalt an gebundenen Oxiden dieser Gruppe sollte 17 Gew.-% nicht überschreiten.
Dieses Bindemittel gewinnt an Festigkeit, wenn Feuchtigkeit entfernt wird oder wenn es auf eine Temperatur über 11000C erhitzt wird. Nach dem Entfernen des im Binder enthaltenen Wassers kann die Erwärmung der Auskleidung mit der maximal möglichen Geschwindigkeit oder mit der für die thermische Einheit erforderlichen Geschwindigkeit erfolgen.