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DE3044321A1 - Heat storage brick for electric storage heaters or ovens - made from sintered magnesite, which is mixed with other oxide(s) so heat capacity of brick is increased - Google Patents

Heat storage brick for electric storage heaters or ovens - made from sintered magnesite, which is mixed with other oxide(s) so heat capacity of brick is increased

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DE3044321A1
DE3044321A1 DE19803044321 DE3044321A DE3044321A1 DE 3044321 A1 DE3044321 A1 DE 3044321A1 DE 19803044321 DE19803044321 DE 19803044321 DE 3044321 A DE3044321 A DE 3044321A DE 3044321 A1 DE3044321 A1 DE 3044321A1
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DE
Germany
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grain size
storage
magnesite
brick
sintered
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DE19803044321
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German (de)
Inventor
Heinz Dipl.-Ing. 6052 Mühlheim Carl
Lutz 4660 Gelsenkirchen Kummer
Devendra-Kischen 6000 Frankfurt Rao
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Publication date
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    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/08Materials not undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/14Solid materials, e.g. powdery or granular

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
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Abstract

The brick is made from a mixt. contg. MgO plus by wt. up to 20% oxide addns. with a m.pt. between 1000 and 1450 deg.C. The addns. are pref. dicalcium ferrite (DCF), viz. 2CaO.Fe2O3; and/or basalt; and/or monticellite, viz. CaO.MgO.SiO2. A pref. mixt. contains sintered magnesite with compsn. (I) 95% MgO, 0.58% Cr2O3, 3.2% SiO2, 0.81% Al2O3, 0.71% CaO, 1.7% Fe2O3, with a grain size of 40-67.5% of max. 0.02 mm, 7-14% at 0.02-1 mm, and 18-36% at 1-3.5 mm, which is mixed with 5-10% DCF. Another mixt. contains magnesite (I) with grain size 60-67.5% of max. 0.02 mm, 4-25% at 0.02-1 mm, and 8-25% at 1-3.5 mm, which is mixed with 2.5-10%, esp. 7.5% each of DCF and basalt. The bricks are pref. sintered at 1450 deg.C. The heat storage capacity of the bricks is increased w.r.t. natural sintered magnesite.

Description

Speicherstein Storage stone

Die Erfindung betrifft einen Speicherstein gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs.The invention relates to a memory stone according to the preamble of first claim.

Es ist bei Speichersteinen für elektrische Wärmespeicheröfen bekannt, (I)E-PS 21 42 767), als Speichermasse gesinterten Magnesit zu verwenden. Um dabei die Herstellung zu vereinfachen, wird gebrochener Magnesit in unterschiedlichen Körnungen mit einem Binder termen und in Formen gepreßt, anschließend getrocknet und schließlich gebrannt.It is known for storage stones for electric heat storage stoves, (I) E-PS 21 42 767) to use sintered magnesite as storage mass. To do it To simplify manufacture, broken magnesite is made into different Granules with a binder and pressed into molds, then dried and finally burned.

Es zeigt sich dabei, daß infolge einer unvermeidbaren Porosität des fertigen Produktes nur eine gegenüber dem spezifischem Gewicht des Ausgangsmaterials verminderte Dichte und damit Speicherfähigkeit erreicht wird.It turns out that due to an unavoidable porosity of the finished product only one compared to the specific weight of the starting material reduced density and thus storage capacity is achieved.

Der Erfindung liegt die Aufgabe sugrunde, bei einem gemäß dem Oberbegriff ausgebildeten Speicherstein Maßnahmen zu treffen, durch die gegenüber dem aus natürlichem Magnesit gewonnenen Sintermagnesit eine Steigerung der Wärmekapazität erzielt wird.The invention is based on the task of one according to the preamble trained storage stone to take measures through the opposite of natural Magnesite obtained sintered magnesite increases the heat capacity achieved will.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs.The solution to this problem takes place according to the invention by the characterizing Features of the first claim.

Durch das Hinzufügen der bei relativ niedrig oberhalb der Betriebstemperatur des Speichersteins schmelzenden Zusatzstoffe wird der Sintervorgang dadurch verbessert, daß die einzelnen Partikel dichter aneinanderrücken und das Porenvolumen vermindert wird. Außerdem wird durch diese Zusatzstoffe für das Sintern des Materials keine erhöhte Brenntemperatur gegenüber derjenigen für das reine Grundmaterial erforderlich, Als Zusatzstoff eignet sich insbesondere Dicalciumferrit 2Ca0 Fe203, wobei die Oxide Ca0 und Fe203 auch bereits im Grundmaterial in kleinen Mengen vorhanden sind. Dabei können diese Oxide getrennt dem aus natürlichen Magnesit gewonnenen Grundmaterial zugegeben werden. Hierdurch ist es möglich, unter Berücksichtigung der im Grundmaterial vorhandenen und am Sintervorgang teilnehmenden Anteile ein stöchiometrisches Verhältnis zwischen beiden Oxiden zu erreichen und ggf. Überschüsse eines Oxides auszugleichen.By adding the at relatively low above the operating temperature the storage stone melting additives, the sintering process is improved, that the individual particles move closer together and reduce the pore volume will. In addition, these additives do not prevent the material from sintering increased firing temperature compared to that required for the pure base material, Dicalcium ferrite 2Ca0 Fe203 is particularly suitable as an additive, the oxides Ca0 and Fe203 are also already present in the base material in small quantities. Included these oxides can be separated from the base material obtained from natural magnesite be admitted. This makes it possible, taking into account the basic material existing and participating in the sintering process shares a stoichiometric ratio to achieve between the two oxides and, if necessary, to compensate for excesses of one oxide.

Ebenso eignet sich als Zusatzstoff Basalt, wobei es jedoch zweckmäßig ist, zusätzlich Dicalciumferrit zuzugeben wodurch eine 3 steigerung der Temperaturwechselbeständigkeit erreicht wird.Basalt is also suitable as an additive, although it is useful is to also add dicalcium ferrite, which increases the resistance to temperature changes is achieved.

Uorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.Advantageous further developments of the invention are given in the further claims specified.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Beispielen näher erläutert.The invention is explained in more detail below with the aid of examples.

Als Grundmaterial wurde koreanischer Sintermagnesit mit folgender Zusammensetzung in Gewichtsprozenten verwendet: 93, Mg0 0,58» Cr203, 3,20X Si02, 0,81% Al203, 0,71» Ca0 und 1,70% Fe2O3.As a base material, Korean sintered magnesite was used with the following Composition in percent by weight used: 93, Mg0 0.58 »Cr203, 3.20X Si02, 0.81% Al203, 0.71 »Ca0 and 1.70% Fe2O3.

Als Basis für vergleichtungszwecke wurde das Grundmaterial in einer Körnung bis 0,02 mm, also Magnesitmehl, verwendet.As a basis for comparison purposes, the basic material was used in a Grain size up to 0.02 mm, i.e. magnesite powder, is used.

Nach dem Vermengen des Grundmaterials mit Wasser als Binder erfolgte das Pressen der Masse mit einem Druck von etwa 40KN/@@² zu einem Formstein, der zunächst bei ca 1100C vorgetrocknet und anschließend bei 1450 0C gebrannt wurde.After the base material was mixed with water as a binder pressing the mass with a pressure of about 40KN / @@ ² to form a shaped stone that was first pre-dried at approx. 1100C and then fired at 1450 ° C.

Der dabei erhaltene Basis - Speicherstein weist eine Dichte 3 von 2,74 Kg/dm , eine spezifische Wärme von 0,942 kJ/kg-K 3 und eine Wärmekclpazität von 2,58 kJ/dm K auf. Diese Wärmekapazität ist für nachfolgende Beispiele als Bezugsgröße mit 100 % angesetzt worden; sie liegt ca 1,5 bis 2% -über der Wärmekapazität eines entsprechenden Speichersteines, der aus unterschiedlichen Körnungen des Grundmaterials hergestellt ist. Derartige Kornmischungen kommen in der Praxis aus Kostengründen zur Anwendung. Unter Verwendung solcher Kornmischungen sind anhand der nachfolgenden Beispiele die Vorteile der erfindungsgemäßen Zusatzstoffe aufgezeigt.The basic storage stone obtained has a density of 3 of 2.74 kg / dm, a specific heat of 0.942 kJ / kg-K 3 and a heat capacity of 2.58 kJ / dm K. This heat capacity is used as a reference value for the following examples set at 100%; it is about 1.5 to 2% over the heat capacity of a corresponding storage stone made from different grain sizes of the base material is made. Such grain mixtures come in practice for reasons of cost to use. Using such grain mixtures are based on the following Examples show the advantages of the additives according to the invention.

Beispiel 1: Die Speichersteinmasse enthält an Grundmaterial 67,5 Gewichts der Körnung bis 0,02 mm, 7 Gewichts% der Körnung 0,02 mm bis 1 mm, 18 Gewichts% der Körnung 1 mm bis 3,5 mm sowie 7,5 Gewichts% Dicalciumferrit 2CaO. Fe2O3.Example 1: The storage stone mass contains 67.5 weight of base material of the grain size up to 0.02 mm, 7% by weight of the grain size 0.02 mm to 1 mm, 18% by weight grain size 1 mm to 3.5 mm and 7.5% by weight dicalcium ferrite 2CaO. Fe2O3.

Der nach oben dargestellten Verfahren gefertigte Speicherstein weist eine Dichte von 2,85, eine spezifische Wärme von 0,963 und eine Wärmekapazität von 2,74 auf. Im Vergleich zum Basis-Speicherstein liegt die Wärmekapazität bei 106,5% und ist somit um 6,5% höher.The storage stone manufactured according to the method shown above has a density of 2.85, a specific heat of 0.963 and a heat capacity of 2.74 on. Compared to the basic storage stone, the heat capacity is 106.5% and is thus 6.5% higher.

Beispiel 2: Die Speichersteinmasse enthält an Grundmaterial 45 Gewichts% der Körnung bis 0,02 mm, 14 Gewichts% der Körnung 0,02 mm bis 1 mm, 36 Gewichts der Körnung 1mm bis 3,5 mm sowie 5 Gewichts% Dicalciumferrit. Hierbei weist der fertige Speicherstein eine Dichte von 2,91, eine spezifische Wärme von 0,942 und eine Wärmekapazität von 2,74 auf. Im Vergleich zum Basis - Speicherstein liegt somit die Wärmekapazität bei 106,3)9 und ist damit um 6,3% höher.Example 2: The storage stone mass contains 45% by weight of the base material the grain size up to 0.02 mm, 14% by weight of the grain size 0.02 mm to 1 mm, 36 weight% with a grain size of 1 mm to 3.5 mm and 5% by weight dicalcium ferrite. Here the finished storage stone has a density of 2.91, a specific heat of 0.942 and has a heat capacity of 2.74. In comparison to the basic storage stone is therefore the heat capacity at 106.3) 9 and is thus 6.3% higher.

Beispiel 3: Die Speichersteinmasse enthält an Grundmaterial 40 Gewichts der Körnung bis 0,02 mm, 14 Gewichts der Körnung 0,2 mm bis 1 mm und 36 Gewichts% der Körnung 1 mm bis 3,5 mm sowie 10 Gewichts% Dicalciumferrit. Der fertige Speicherstein weist dabei eine Dichte von 2,93, eine spezifische Wärme von 0,938 und eine Wärmekapazität von 2,75 auf. Im Vergleich zum Basis - Speicherstein liegt hier die Wärmekapazität bei 106,5 5% und ist somit wiederum um 6,5% höher.Example 3: The storage stone mass contains 40 weight of base material the grain size up to 0.02 mm, 14 weight of the grain size 0.2 mm to 1 mm and 36 weight% with a grain size of 1 mm to 3.5 mm and 10% by weight dicalcium ferrite. The finished storage stone has a density of 2.93, a specific heat of 0.938 and a heat capacity from 2.75 to. In comparison to the basic storage stone, this is where the heat capacity lies at 106.5 5% and is thus again 6.5% higher.

Beispiel 4: Die Speichermasse enthält an Grundmaterial 60 Gewichts% der Körnung bis ,o2 mm, 7 Gewichts der Körnung 0,02 mm bis 1 mm, 18 Gewichts der Körnung 1 mm bis 3,5 mm sowie neben 7,5 Gewichts Dicalciumferrit auch 7,5 Gewichts Basalt, der feinkörnig zugegen ist.Example 4: The storage mass contains 60% by weight of the base material of grain size up to .02 mm, 7 weight of grain size 0.02 mm to 1 mm, 18 weight of Grain size 1 mm to 3.5 mm as well as 7.5 weight dicalcium ferrite and 7.5 weight Basalt, which is fine-grained.

Der fertige Speicherstein weist damit eine Dichte von 2,83, eine spezifische Wärme von 0,93 sowie eine Wärmekapazität von 2,63 auf. Im Vergleich zum Basis-Speicherstein wird damit eine Wärmekapazität von 102 @ erreicht, wobei Bassalt ein im Inland vorhandener Grundstoff ist, für dessen Bereitstellung wesentlich weniger Aufwand erforderlich ist als für koreanischen Magnesit.The finished storage stone thus has a density of 2.83, a specific one Heat of 0.93 and a heat capacity of 2.63. Compared to the basic storage stone will thus achieved a heat capacity of 102 @, with Bassalt being an inland type Basic material is, for its provision, much less effort is required is as for Korean magnesite.

werden im übrigen einem mehlartigen Grundmaterial bis zu 10 oder 15% Dicalciumferrit zugesetzt, dann steigert sich die Wärmekapazität auf 120%. Aufgrund des hohen Herstellungsaufwandes für mehlartiges Grundmaterial wird es in der praxi s jedoch nur zur Ausr'iillung von Hohlräumen in einem Bruchteil der gesamtmasse zugesetzt.in the rest of a flour-like base material up to 10 or 15% Dicalcium ferrite is added, then the heat capacity increases to 120%. Because of the high manufacturing costs for flour-like base material, it becomes in practice However, it is only used to fill out cavities in a fraction of the total mass added.

Ein weiterer Zusatzstoff für die Erhöhung der Wärmekapazität für Speichersteine mit insbesondere koreanischem Magnesit ist Monticellit CaO. MgO. SiO2. auch hiermit wird eine dichtere Sinterung des Grundmaterials erreicht.Another additive for increasing the heat capacity of storage stones with especially Korean magnesite, monticellite is CaO. MgO. SiO2. also herewith a denser sintering of the base material is achieved.

Claims (9)

Patentansprüche Speicherstein für Wärmespeicheröfen, der aus einer Masse aus Magnesiumoxid und Zusatzstoffen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse bis zu 20 Gewichtsprozent oxydisclle Zusatzstoffe mit einer Schmelztemperatur zwischen 1000°C und 1450°C enthält. Claims storage stone for heat storage stoves, which consists of a Composed of magnesium oxide and additives, characterized in that the Mass up to 20 percent by weight of oxidic additives with a melting temperature contains between 1000 ° C and 1450 ° C. 2. Speicherstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zusatzstoff Dicalciumferrit (2Ca 0. Fe2 03) ist. 2. Memory stone according to claim 1, characterized in that a Additive is dicalcium ferrite (2Ca 0. Fe2 03). 3. Speicherstein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zusatzstoff Basalt ist. 3. Storage stone according to claim 1 or 2, characterized in that that an additive is basalt. 4. Speicherstein nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zusatzstoff Monticellit (CaO. MgO. SiO2) ist. 4. Storage stone according to claim 1 or one of the following, characterized characterized in that an additive is monticellite (CaO. MgO. SiO2). 5. Speicherstein nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß S-» bis 10/, Dicaiciumferrit einem Magnesit der Zusammensetzung MgO 93% Cr203 0,58% SiO2 3,20% Al2O3 0.81% CaO 0.71% Fe2O3 1,70% zugegeben sind , wobei der Sintermagnesit in der Gesamtmasse zu 40% bis 67,5% in der Körngröße bis 0,02 mm, zu 7% bis 14-Zo in der Körngröße von 0,02 mm bis 1 mm und ZU 187 bis 36% in der Körngröße von 1 mm bis 3,5 mm enthalten ist. 5. Storage stone according to claim 1 or one of the following, characterized characterized in that S- »to 10 /, Dicaiciumferrit a magnesite of the composition MgO 93% Cr203 0.58% SiO2 3.20% Al2O3 0.81% CaO 0.71% Fe2O3 1.70% are added, whereby the sintered magnesite in the total mass to 40% to 67.5% in the grain size up to 0.02 mm, 7% to 14-Zo in grain size from 0.02 mm to 1 mm, and 187 to 36% in the grain size of 1 mm to 3.5 mm is included. 6. Speicherstein nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß 2,5 bis 10% Basalt und 2,5 bis 10% dicalciumferrit einem Sintermagnesit der Zusammensetzung MgO 93% Cr2O3 0,58% SiO2 3,20% Al2O3 0,81% CaO 0,71% Fe2O3 1,70% zugegeben sind, wobei der Sintermagnesit in der Gesamtmasse zu 60 bis 67,5% in der Körngröße bis 0,02 mm, zu 4% bis 25% in der Körnung von 0,02 mm bis mm und zu 8 bis 25% in der Körngröße von 1 mm bis 3,5 mm vorliegt.6. Storage stone according to at least one of claims 1 to 4, characterized characterized in that 2.5 to 10% basalt and 2.5 to 10% dicalcium ferrite a sintered magnesite the composition MgO 93% Cr2O3 0.58% SiO2 3.20% Al2O3 0.81% CaO 0.71% Fe2O3 1.70% are added, the sintered magnesite in the total mass to 60 to 67.5% in the Grain size up to 0.02 mm, 4% to 25% in the grain size from 0.02 mm to mm and 8 to 25% is in the grain size of 1 mm to 3.5 mm. 7. Speicherstein nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß 7,5% Basalt und 7,5% Dicalciumferrit zugegeben sind.7. Storage stone according to claim 6, characterized in that 7.5% Basalt and 7.5% dicalcium ferrite are added. 8. Speicherstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse aus feingemahlenen mehlartigen Sintermagnesit besteht, dem bis zu 15% Dicalciumferrit zugesetzt ist.8. memory stone according to claim 1, characterized in that the The mass consists of finely ground, flour-like sintered magnesite, up to 15% dicalcium ferrite is added. 9. Verfahren zur Herstellung eines Splichersteins nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Dicalciumferrit in der Form von Calciumoxid CaO und Eisenoxid Fe203 der Masse zugegeben wird und die Masse bei 1450 0C gesintert wird.9. Process for the production of a Splicherstein according to at least one of claims 2 to 7, characterized in that the dicalcium ferrite in the form of calcium oxide CaO and iron oxide Fe203 is added to the mass and the Mass is sintered at 1450 0C.
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