DE2162747A1 - Verfahren zur herstellung von waermespeichersteinen - Google Patents
Verfahren zur herstellung von waermespeichersteinenInfo
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Description
Verfahren zur Herstellung von Wärmespeichersteinen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
Wärmespeichersteinen mit chemischer Bindung für elektrisch betriebene Wärmespeicheröfen.
Bei elektrisch betriebenen Wärmespeicheröfen verden aufgrund
der wärmetechnischen Anforderungen Wärmespeichersteine vor
allem auf der Grundlage von Sintermagnesit, Chromerz, Olivin verwendet. Die Steine haben entweder eine keramische Bindung
oder sie sind chemisch gebunden, was wirtschaftliche und verfahrenstechnische Vorteile erbringt. Die chemisch gebundenen
Steine sind jedoch leicht in der Erlangung eines hohen Raumgewichtes gegenüber den keramisch gebundenen, bei Temperaturen
im Bereich von 1500 - 16OO°C gebrannten Steinen benachteiligt,
da letztere eine zusätzliche Verdichtung durch eine Brennschwindung
erfahren.
Bei chemisch gebundenen Wärmespeichersteinen sind neben den Anforderungen, vie Festigkeit, Raumgevicht, Wärmeleitfähigkeit
und Temperaturvechselbeständigkeit insbesondere die Feuchtigkeitsabgabe
im Betrieb, die korrosive Einwirkung der Steinkomponenten auf das eingebettete Heizleitermaterial und im
Zusammenhang damit das Verhalten des Bindemittels, seine Zersetzung und die Abwanderung von Bindemittelkomponenten im
Betrieb zu beachten· Um eine geringe Feuchtigkeitsabgabe der chemisch gebundenen Wärmespeichersteine im Betrieb zu gewährleisten,
ist einmal die Temperung der Steine erforderlich,und
zum anderen soll die nachträgliche Feuchtigkeitsaufnahme dieser getemperten Steine gering sein. Bei zu hoher Feuchtigkeitsabgabe ist im Betrieb mit Beeinträchtigungen der Wärmespeichergeräte
und im Zusammenwirken mit dem Bindemittel mit.Geruchsbelästigung zu rechnen.
30982870*470
Als chemisches Bindemittel der Wärmespeichersteine können Magnesitunsulfat zusammen mit feinteiliger Magnesia, Wasserglas,
Zement und Natriumpolyphosphat Anwendung finden· Diese Bindemittel sind jedoch im einzelnen mit wesentlichen Machteilen
behaftet. So führt die Vervendung von Magnesiumsulfat im Zusammenhang mit feinteiliger Magnesia zu einer hohen
Feuchtigkeitsaufnahme der getemperten Steine und ferner läßt
ihre Festigkeit bei höheren Temperaturen stark nach. Das Bindemittel Zement verlangt einen telativ hohen Zusatz und
es tritt ebenfalls nach vorheriger Temperung der Steine in starkem Maße eine Feuchtigkeitsaufnahme aus der Luft auf.
Die Vervendung von Wasserglas bedingt eine schnelle Verarbeitung der fertigen Masse zu gepressten Steinen. Beim Einsatz von
Natriumpolyphosphat in der für eine ausreichende Steinfestigkeit erforderlichen Menge von üblich *\,5 % und mehr wird eine
teilveise Lösung und Abwanderung der Phosphatsalze im
Zusammenhang mit der Verdampfung von angelagertem Wasser im Stein beobachtet» vas sich im Betrieb der Wärmespeicheröfen
in einer deutlichen Korrosion der metallischen Umhüllungen bzv· Abdeckungen und in einer Geruchsbelästigung äußert·
Zusätzlich konnte festgestellt verden, daß bei Wärraespeichersteinen mit natriumhaltigen chemischen Bindemitteln» insbesondere bei der Vervendung von Wasserglas, die elektrische
Leitfähigkeit bei Temperaturen über etva 65O°C zunimmt und
dadurch bereits die elektrische Durchschlagfestigkeit der Geräte beeinträchtigt vird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin« den ungebrannten und chemisch gebundenen Wärmespeicherstein auf
der Grundlage von Sintermagnesit, Chromerz» Olivin hinsichtlich seiner verschiedenen Eigenschaften» vie Festigkeit» Raumgevicht,
Feuchtigkeitsaufnahme, Korrosionsverhalten» Abwanderung von Bindendttelkomponenten#geringer elektrischer Leitfähigkeit
und Temperaturvechselbeständigkeit insgesamt zu verbessern.
- 3 -309828/047 0
Die Aufgabe vird nach der Erfindung durch ein Verfahren gelöst,
vonach bei ¥ärraespeichersteinen als Bindemittel ein Zusatz von 1-8, vorzugsveise 1 bis 4 Gev*% Ton, 0,2 - 1,5» vorzugsveise
0,4 - 0,8 Gev.% Natriumpolyphosphat und Wasser angevendet
vird und die Steine nach.der Formgebung getrocknet und bei einer Temperatur von über 400°C getempert verden·
Durch die gleichzeitige Anwendung von Ton und der relativ geringen Menge Natriumpolyphosphat erreichen die Steine nach
der Teraperung eine hohe Festigkeit, und gleichzeitig wird ein verbessertes Verhalten gegen Feuchtigkeitsaufnahme, eine
gute !Konsolidierung der phosphathaltigen lomponente und bei
vorliegenden eingebetteten Heizleitern eine verminderte Heizleiterkorrosion erzielt* Hierdurch sind die Wärmespeichersteine ohne jegliche veitere Behandlung für den störungsfreien
Einsatz in Wärmespeicheröfen, und zvar sovohl als sogenannte Beistellplatten als auch als Heizplatten mit eingeformtem
elektrischem Widerstandheizelement in hervorragendem HaBe geeignet·
Auf die Zugabe von Ton zum Bindemittel läßt sich ferner ein merklicher Anstieg des Raumgevichtes der Steine sovie eine
günstige Temperaturvechselbeständigkeit bzw· Widerstandsfähigkeit gegenüber schroffer Luftabkühlung zurückführen·
Bei dem Verfahren nach der Erfindung sollte das Bindemittel,
vie an sich bekannt, in Form eines Schlickers zugegeben verden·
Diese Maßnahme gestattet es, bei der relativ geringen Menge an Natriumpolyphosphat die im Zusammenwirken mit dem Ton sich
ergebenden Wirkungen optimal zu erreichen. Der durch das Natriumpolyphosphat in der bevorzugten Menge von 0,4 0,8
Gev.% eingebrachte P^o--Gehalt des Wärmespeichersteins
beläuft sich auf etva 0,3 - 0,6 Gev.%.
ES vurde festgestellt, daß bei der Anvendung höherer und
über 8 % hinausgehender Zusätze an Ton das Raumgewicht und
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die Wärmeleitfähigkeit der Steine abnehmen und auch bei unter 1 % liegendem Tonzusatz eine Verschlechterung durch
mangelnde Festigkeit und niedriges Raumgevicht eintritt. . Jedoch virkt sich bei feinkornarmen Mischungen mit relativ
niedrigem Gehalt an Körnung unter 0,09 mm ein an der oberen beanspruchten Grenze liegender Tonzusatz vorteilhaft auf
das Raumgevicht der Steine aus.
Die für den Zusatz von Natriumpolyphosphat beanspruchte obere Grenze ist dadurch bestimmt, daß durch hohe Gehalte
die Feuchtigkeitsaufnahme und die erforderliche Konsolidierung der Phosphate beeinträchtigt vird.
Die Wärmespeichersteine nach der Erfindung können direkt im Anschluß an die Formgebung in Heizkammern getrocknet werden,
vobei sich gezeigt hat, daß die Gefahr von Rißbildungen nicht besteht. Die Trocknung sollte bei einer Temperatur von
80°C und höher erfolgen.
Durch die beim vorliegenden Verfahren angewandte Temperung der Wärmespeichersteine soll die Abspaltung von gebundenem
Wasser und flüchtigen Bestandteilen erreicht verden. Eine restlose Abspaltung de§ an den Ton gebundenen Wassers ist
dabei nicht erforderlich. Die Temperung kann in vorteilhafter
Weise bei* einer Brenntemperatur von 600°c im Tunnelofen
vorgenommen verden.
Bei der Herstellung von Wärmespeichersteinen nach der Erfindung
kann in vorteilhafter Weise ein Magnesiasinter mit über
95 5C MgO und ein Ton mit einem Alkali gehalt (Na2O. + K3O)
unter 1 % und einem Fe3O3-GeIIaIt unter 2 % vervendet verden.
Eine Zusammensetzung mit diesen Stoffen ist besonders auch als Masse zur Einbettung elektrischer Heizleiter in mit
entsprechenden Ausnehmungen versehenen Wärmespeichersteinen geeignet.
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Bezüglich der Körnung des körnigen feuerfesten Grundmaterials ist zu bemerken, daß diese in bekannter Weise zur Erlangung
eines hohen Steinraumgevichtes und die maximale Körnung in Abstimmung mit dem Windungsabstand der verwendeten Heizleiter—
Spiralen zu vählen ist·
Das Verfahren zur Herstellung von Wärmespeicherteinen nach
der Erfindung soll nun anhand von· Beispielen, die Magnesitvärmespeichersteine
betreffen, näher erläutert verden·
Als körniges feuerfestes Grundmaterial dient eisenarmer Magnesiasinter mit ca. 92 % MgO-Gehalt, einem CaO:SiO2-Verhältnis
von 0,5 und einem Kaumgevicht von 3§24 bestimmt an der Körnung 2-6 mm· Es kann jedoch auch eisenarmer
Magnesiasinter mit einem hohen CaO:SiO2-Verhältnis von
z.B. 2,0 vervendet verden.
Bei den Mischungen nach den Beispielen vird die Sintermagnesia in einem Körnungsaufbau mit Mischungslücke benutzt· Es verden
plattenartige Formkörper gepreßt, aus denen nach Trocknung und Temperung durch Herausschneiden die Prüfkörper zur
Bestimmung der Festigkeit, Wärmeleitfähigkeit und Temperatur vechselbeständigkeit gewonnen verden·
·- 6 309828/0470
• 0-0,5 mm Gev.Ji
" unter 0,09 nm Gtv*%
Zusätze:
Natriumpolyphosphat Gev,%
ω Wasser "
Verarbeitung t
CO ' ■ ' ■ ■ ■ "Γ) λ
co Preßdruck 700 kp/cm
co Temperung nach Trocknung 600°/6h
« Eigenschaften;
ο ,
*" Eaumge-Bdcht g/anr
ο
taltdruckfestigkeit kp/ca2
kp/cm2
Feuchtigkeitsaufnahme bei nj
Luftlagerung 3OOC / 90 % ^
relative Luftfeuchtigkeit σ)
bis zur Gevichtskonstanz 0,1 unter 0,1 0,12 0,15 0,3 N)
| 53 | 53 | 53 | 53 | 53 | ,5 |
| 39 | 39 | 39 | 39 | 39 | |
| 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | |
| 2 | 4 | 4 | 4 | «. | |
| 0,8 | 0,2 | 0, | 4 0,8 | 1 | ,78 |
| 4 | 4 | 4 | 5 | 5 | |
| X | X | X | X | X | |
| X | X | X | X | X | |
| 2,84 | 2,84 | 2, | 88 2,90' | 2 | ,3 |
| 550 | 560 | 630 | 570 | 300 | 25 |
| 50 | 70 | 70 | 12 | ||
| 20 | 18 | 22 | |||
| 3,2 | 2,4 | 3, | 0 3,4 | 2 | |
| über 25 | 25 | über 25 über | |||
| 22 | 20 | 28 | |||
CD CO CO
1) bestimmt durch stationäres Vergleichsverfahren, bei dem der konstante Wärmefluß durch
zvei zylindrische Scheiben gemessen vird (siehe Berichte der Dtsch.Ieram.Ges. 1957»
S. 183-189)·
2) Erhitzen von Prismen auf 95O0C und Abschreckung durch Preßluft.
Die Beispiele 1 bis 4 nach der Erfindung weisen eine hohe Festigkeit und ein günstiges Raumgevicht sovie eine für
chemisch gebundene Wärmespeichersteine hohe Wärmeleitfähigkeit auf. Außerdem erreicht die Feuchtigkeitsaufnahme bei Luftlagerung
einen Wert, der auch bei gebrannten Wärmespeichersteinen auftritt. Demgegenüber fallen im Beispiel 5 mit dem
erhöhten Anteil an Phosphatbindemittel und ohne Ton die Eigenschaftsverte ab.
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ORIGINAL INSPECTED
Claims (1)
- Patentansprüche1· Verfahren zur Herstellung von Wärraespeichersteinen mit chemischer Bindung auf der Grundlage von Sintermagnesit, Chromerz, Olivin für elektrisch betriebene Wärmespeicheröfen, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel ein Zusatz von 1-8, vorzugsweise 2-4 Gev.% Ton, 0,2 - 1,5, vorzugsweise 0,4 bis 0,8 Gew.3i Natriumpolyphosphat und Wasser angewendet wird,und die Steine nach der Formgebung getrocknet und bei einer Temperatur von über 400 C getempert werden.2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel in Form eines Schlickers angewandt wird.3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steine nach der Formgeb
im Tunnelofen getempert werden.daß die Steine nach der Formgebung und Trocknung bei 600°C4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Steine oder eine Masse zur Einbettung der elektrischen Heizleiter ein Magnesiasinter mit über 95 % MgO und ein Ton mit einem Alkaligehalt (Na2O + Σ^Ο) von maximal 1 % und einem Fe20_-Gehalt von maximal 2 % verwendet wird.309828/0470ORIGINAL INSPECTED
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