182303. lajstromszámú szabadalom • Eljárás tüzálló épitőanyagok előállitására.
182303 4 komponenseinek mennyisége csökkenthető úgy, hogy az olvadékfázis Si02 tartalmának egy részét intermedier reakciótermékeken keresztül előnyös tűzálló tulajdonságokkal rendelkező vegyületté, mullittá alakítjuk. Az intermedier reakciótermékek képzéséhez szükséges adalékanyagokat a gyártás során keverjük az AZS-szemcsékhez. A mullit képződését eredményező reakciósorozat a gyártás és a felhasználás során fellépő magas hőmérsékleten játszódik le. A találmány szerinti eljárással készített tűzállótéglák alapanyaga legalább 20%-ban min 5% cirkónium-dioxid tartalmú, cirkónium-dioxid, alumínium-oxid és szilícium-dioxid keverékéből álló szemcse, pl. a „ZIRKOSIT 30” minőségű olvasztott kádkövek őrleménye (pl. repedt kövek, felöntőfejek) 0—-4 mm szemcseméretűre őrölve. A „Zirkozit 30” kémiai és fizikai jellemzői a következők: A1203 50%, Zr02 30%, Si0214%. ................. Ti02 0,1%. Ásványi összetétele: Alfa-alumínium-oxid 48%, Baddeleyt 32%, Röntgenamorf olvadékfázis 20%. A Zirkosit 30 röntgendiffrakciós elemzését az 1. ábra tartalmazza...................... A Zirkosit 30 röntgenamorf olvadék-fázisa elsősorban Si02-ből áll, de az olvadékfázisban találhatók a szenynyezők is, főként nátrium-oxid és vasoxid. Az olvadék fázis a hőkezelés hatására az öntött tűzállóanyag felületére törekszik, ez az ún. izzadás (exudáció) jelensége. A jelenség ma elfogadott magyarázata a következő: a redukciós viszonyok között gyártott (elektromos ívben ólvasztott) AZS tűzállóanyagok üveges fázisai CO és H2 gázokat tartalmaznak. Ha a tűzállóanyagot oxidációs atmoszférában hevítjük, akkor a gázok a tűzállóanyagból eltávoznak az olvadékfázist a felület felé hajtják. Vizsgálataink során felismertük, hogy ha a tűzállóanyag fajlagos felületét aprítással (őrléssel) megnöveljük és az őrléssel képzett szemcsék felületén hőhatásra kiizzadó olvadékfázíst alumínium-metafoszfát olvadékkal hozzuk érintkezésbe, akkor tartós hőkezelés során az AZS olvadék és az alumínium-metafoszfát olvadék diffúzióval keveredik. További hőközlés hatására az alumínium-metafoszfát bomlásából képződő aktív alumíniumoxid és olvadékfázis lekötése érdekében adagolt aktív, finom diszperzitású alumínium-oxid (pl. a kereskedelemben kapható Tj alfa márkajelű-timföld, finomra őrölt timföld vagy elektrokorund) reakcióba lép az AZS olvadék Si02 tartalmával, és a reakciótermék mullit. A reakció-sor körülményektől függően lehetséges egyik változata az alábbi : AI(H2P04)3=A1(P03)3+H20 A1(P03)3+A1203=3 aipo4 2 A1P04=A12034-P20j 3 Al203+2 Sí02=3 Al203.2 Si02 Az alumínium-foszfát termikus viselkedését John. E. Cassidy: „Phosphate Bonding Then and Now” című, a Ceramic Bulletin 1977-es évfolyamának 7. számában a 640—643. oldalon megjelent cikke írja le részletesen. A felismert jelenség alkalmas arra, hogy az AZS tűzállóanyag tűzállóipari felhasználás szempontjából káros 3 olvadékfázisát technológiai körülmények között magas olvadáspontú kristályos vegyületté alakítsuk. A második ábrán 85 súlyszázalék Zirkosit 30 őrlemény 0—4 mm-es frakciójából, 10 súlyszázalék T( alfa-timföld és 5 súlyszázalék mono-alumínium-dihidrogén-foszfát oldatból készített 1883 K hőmérsékleten 4 órán át hőkezelt tűzállóanyag röntgen elemzése látható. Az első és második ábrákat összehasonlítva kitűnik a mullit-vegyület vonalainak megjelenése. A mullit-képződést eredményező reakciók nem pillanatszerűek, a sztöchiometrikus elméleti maximum 80%ának megfelelő reakciótermék képződéséhez 1883 K hőmérsékletű égetés esetén min 6,5 óra hőntartás szükséges. Az olvadékfázis mullittá alakításának köszönhetően a Zirkosit 30-hoz képest nagy mértékben javul a leírt eljárással készített termék hőingadozás tűrése: 1223 K-nál vízben rezzentve 30 ciklus elviselésére képes. Á mullit képződést eredményező kristályközi reakciók a szokásosnál erősebb kerámiai kötést hoznak létre: a termék hideg nyomószilárdsága 80—120 MPa, szakítószilárdsága 10—35 MPa is lehet a formázástól függően. Az eljárás egy célszerű foganatosítási módja során az előbb felsorolt alapanyagokhoz 0,5 súlyrész titán-dioxid finomőrleményt (0—0,063 mm) is keverünk. A titán-dioxid részt vesz az alumínium-oxid — szilícium-dioxid reakciójában és a képződött mullit kristályrácsában az alumínium-oxidot részben helyettesítve gamma mullit megjelenését idézi elő. Ez esetben a mullitképződésí reakció sebessége jelentékenyen megnő : 1883 K hőmérsékleten 2 óra hőntartás elegendő a korábban leírt mértékű mullit képződéshez. A találmány szerinti eljárás alkalmazásával előállítható tűzálló termékek főbb tulajdonságait az alábbi példák kapcsán írjuk le : 1. példa 50 súlyrész 1—3 mm szemcseméretű „Zirkosit 30” őrleményt, 20 súlyrész 0—1 mm szemcseméretű elektrokorundot (98,3% A1203, 0,5% Si02, 0,6% Fe203), 16 súlyrész T3 alfa timföldet (99% A1203), 0,5 súlyrész titán-dioxidot (98% Ti02), és 3,5 súlyrész monoalumínium-hidrogénfoszfát-oldatot (1,55 g/cm3 sűrűség, 38,1 % P205,9,5% A1203) összekevertünk úgy, hogy homogén keveréket kaptunk. Ezt az anyagkeveréket 100 MPa fajlagos nyomással hidraulikus présen 250 x 125 x X 65 mm méretű téglává sajtoltuk. A téglákat 433 K hőmérsékleten 0,2% nedvességtartalom alá szárítottuk, majd földgáz tüzelésű alagútkemencében 1883 K hőmérsékleten 2,4 óra tűzkitartással kiégettük. A termék jellemzői : térfogatsúly 2,97 g/cm3, látszólagos „porozitás 17,2%, nyomószilárdság 112 MPa, lágyuláspont (T^) 1983 K, hőlökésállóság 1223 K-ről vízbe 34 ciklus. 2. példa 50 súlyrész 1—3 mm szemcseméretű, „Zirkosit 30” őrleményt, 20 súlyrész 0—1 mm szemcseméretű, „Zirkosit 30” őrleményt, 22 súlyrész T[ alfa timföldet, 5 súlyrész tűzálló agyag finom őrleményt (izzítási veszteség 15,7% ; AI203 35,6% ; Si02 43,3% ; Fe2Q31,8% ; szemcsemérete 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
