{"id":25593,"date":"2020-01-24T07:44:36","date_gmt":"2020-01-24T07:44:36","guid":{"rendered":"https:\/\/mineralmilling.com\/chromverbindungen-feuerfestzemente-feuerfeststoffe\/"},"modified":"2020-01-24T10:22:18","modified_gmt":"2020-01-24T10:22:18","slug":"chromverbindungen-feuerfestzemente-feuerfeststoffe","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/mineralmilling.com\/de\/chromverbindungen-feuerfestzemente-feuerfeststoffe\/","title":{"rendered":"Chromverbindungen: Feuerfestzemente, Feuerfeststoffe"},"content":{"rendered":"\n

\n\tChromverbindungen:
Anwendungen in feuerfesten Zementen, feuerfesten Materialien<\/b>\n\t<\/h1>\n\t

Ohne feuerfeste Materialien<\/a><\/u>, viele moderne industrielle Prozesse w\u00e4ren nicht m\u00f6glich, da keine hochwertigen Eisen-, Stahl- und Aluminium-Mittel zur Verf\u00fcgung stehen, um die ben\u00f6tigten Maschinen zu machen. Ein feuerfestes Material ist ein entscheidender Teil eines Ofens oder Mauerwerksofens, wo es sowohl als die hauptthermische Barriere zwischen dem Kern und seinem Geh\u00e4use fungiert, als auch als Material, das andere Feuerfeststoffe wie Kiesels\u00e4ure oder Aluminiumoxid miteinander verbinden kann. Zu den hier behandelten feuerfesten Materialien geh\u00f6ren feuerfeste Zemente und Ziegel.<\/p>\n

\n\tEinf\u00fchrung in feuerfeste Zemente\n\t<\/h2>\n\t

Feuerfeste Zemente oder feuerfeste Betone sind Betonarten mit hoher thermischer Stabilit\u00e4t. W\u00e4hrend herk\u00f6mmlicher Beton auf Portlandzementbasis durch hohe Temperaturen besch\u00e4digt oder zerst\u00f6rt werden kann(1), widerstehen feuerfeste Zemente solchen Sch\u00e4den. Portlandzement besteht haupts\u00e4chlich aus Calciumsilikaten, im Vergleich zu feuerfestem Zement, der unter anderem Monocalciumaluminat (CaAl2<\/sub>O4<\/sub>) verwendet – hergestellt aus der Hochtemperaturkombination von Aluminiumoxid (Al2<\/sub>O3<\/sub>) und Calciumcarbonat (CaCO3<\/sub>) . Die Produktion \u00e4hnelt ansonsten der von normalem Beton(2). F\u00fcr feuerfeste Zemente ist eine hochwertige Aluminiumoxidquelle f\u00fcr eine optimale Hochtemperaturleistung unerl\u00e4sslich. Niederwertige Zemente auf Aluminiumbasis k\u00f6nnen leichter verf\u00fcgbare Aluminiumquellen wie Bauxit verwenden – obwohl ihre thermischen Leistungseigenschaften schlechter sind. \u00c4hnlich wie normaler Zement kann feuerfester Zement in Ziegelform gebrannt werden, wird aber h\u00e4ufiger in eine bestimmte Form gegossen.<\/p>\n\t\t\t\t\"feuerfeste\n

\n\tWas sind Sie?\n\t<\/h2>\n\t

Feuerfeste Betone bestehen aus grobem oder fein gemahlenem Aggregatmaterial, wie Sand oder Aluminium oder Magnesiumoxid, sowie eine oft por\u00f6se Bindemittelphase als Zement; Monocalcium-Aluminat in leistungsstarken Umgebungen. Monocalcium-Aluminiumtin wird, wie bereits erw\u00e4hnt, aus dem Abfeuern von Calciumcarbonat (Kalk) und Aluminiumoxid gebildet, entweder durch Fusions-, Klinker- oder Sinterverfahren(3). Es kann dann in einer analogen Weise zu Portland Zement verwendet werden.<\/p>\n\t

Die Entwicklung des Aluminiumoxid-Typzements, der aus einem Stabilit\u00e4tserfordernis gewonnen wurde – gemeinsame Zemente auf Calciumsilikatbasis hatten in den 1920er Jahren keine Sulfatresistenz und hatten keine hohen Leistungsniveaus bei hohen Temperaturen(4). In den 1960er Jahren wurden hochwertige Feuerfeststoffe auf Basis von Calciumaluminiumzementen und Aluminiumoxid-Aggregaten verf\u00fcgbar, die in Bezug auf thermische Stabilit\u00e4t, Abriebfestigkeit und chemische Erosion eine hohe Leistung zeigten(5,6). In den 1970er Jahren wurden niedrigere, zementhaltige Feuerfeste mit einem deutlich reduzierten Zementgehalt verf\u00fcgbar, der aus verschiedenen Metalloxiden und Deflocculants und anderen Zusatzstoffen bestand(7,8). Zeitgen\u00f6ssische Feuerfeststoffe bestehen aus unterschiedlichen Zementmengen, basierend auf der gew\u00fcnschten Anwendung, mit einer Vielzahl von Additiven.<\/p>\n\t\t\t\t\"geschmolzenes\n

\n\tWie werden sie hergestellt?\n\t<\/h2>\n\t

In industriellen Umgebungen werden Feuerfeststoffe im Gro\u00dfen und Ganzen entweder durch Trockenpressen, Gie\u00dfen oder Umformen hergestellt. Letzteres hat Unterklassen, einschlie\u00dflich durch Brennen (ein Verfahren zur Herstellung von feuerfesten Ziegeln) und chemische Bindung. Eine endg\u00fcltige Herstellungsmethode ist in einem Monolith, das ein Festk\u00f6rper ohne fertige Form ist – seine Form und Form werden ihm bei der ersten Anwendung gegeben.<\/p>\n

Ein feuerfestes, das in einem Ofen verwendet wird, ist typischerweise entweder der Ziegel (befeuerte) Oder ein gussfester Feuerfestzement (\u00e4hnlich wie Gussbeton). Monolithen werden ebenfalls verwendet und werden f\u00fcr ihre fehlenden Verbindungen und ihr langes Dienstleben gesch\u00e4tzt. Der gebrannte Ziegeltyp ist analog zu den traditionellen Methoden der Bildung von Feuerton – ein weiteres feuerfestes Material, wenn auch f\u00fcr Anwendungen mit niedrigeren Temperaturen wie Holz\u00f6fen – wo das Material in einem Ofen gebrannt wird, bis es teilweise verglast ist. Bei der Verwendung von feuerfestem Zement zur Bildung der feuerfesten Struktur kann es vorteilhaft sein, ein Mischungsgemisch mit niedrigem Zementgehalt zu verwenden, das die Flie\u00dfeigenschaften des Materials vor dem Aush\u00e4rten\/Brennen verbessert(2).<\/p>\n\t\t\t\t\"Ziegel\n\t\t\t\t\"feuerfeste\n

\n\tChrome in feuerfesten Umgebungen\n\t<\/h2>\n\t

\u00c4hnlich wie bei der Herstellung von regul\u00e4rem Beton kann die Leistung von feuerfestem Zement durch Zugabe von Additiven moduliert werden. Eine der Hauptklassen von feuerfesten Zementzus\u00e4tzen ist die der Chromverbindungen; Chrommehl, Chromsand<\/a><\/u> (Chromit) und direkt Chrom(iii)-Oxid (Chrom, Cr2<\/sub>O3<\/sub>). Es wird ausgef\u00fchrt, dass 18 aller Chromite f\u00fcr feuerfeste Zwecke verwendet werden(9). Chrombasierte feuerfeste Materialien werden in Ofenumgebungen f\u00fcr die Herstellung von Eisen, Stahl und Aluminium eingesetzt.<\/p>\n

\n\tEisenchromit und Chrom-Mehl\n\t<\/h2>\n\t

Eisenchromit<\/a><\/u> ist das nat\u00fcrlich vorkommende Chromerz. Er hat einen Schmelzpunkt von 2.040\u00b0C und ist „fast chemisch inert“(10). Chromit hat die Verwendung als feuerfestes Material f\u00fcr sich gefunden, im Gegensatz zu einem Bestandteil in feuerfestem Zement, mit seinem hohen Chromiegehalt, das ein hochstabiles Material bietet, das benetzt ist(11), trotz des zuvor erw\u00e4hnten Versagens unter hohen Gewichtsbelastung.<\/p>\n

Die Verwendung von Chromverbindungen in feuerfesten Umgebungen reicht \u00fcber hundert Jahre zur\u00fcck. Feuerfeststoffe von nur Chromit waren in Eisen- und Stahlherstellungsumgebungen verwendet worden, jedoch neigten unter hoher Gewichtsbelastung dazu, mechanisch zusammenzubrechen und zu scheitern(12). West- und mitteleurop\u00e4ische Gie\u00dfereien hatten silikatgebundene Magnesia-Steine verwendet, die sich gut abspielten, aber durch die Zugabe von Chromit deutlich verbessert wurden, insbesondere in den Bereichen Sto\u00dffestigkeit und Spalling(13). In den 1960er Jahren f\u00fchrten Gie\u00dfereien Sauerstoff direkt in ihre \u00d6fen ein, was zu h\u00f6heren Betriebstemperaturen f\u00fchrte und Silikatziegel begannen, durch magnesitspiked Chromitziegel ersetzt zu werden, um eine bessere Leistung bei erh\u00f6hten Temperaturen zu erzielen(14) . Bei arbeiten unter oxidierenden Bedingungen, ist es zwingend notwendig, die m\u00f6gliche Oxidation aller Verbindungen vorhanden zu ber\u00fccksichtigen. Ein bekanntes Problem mit Chromat als Feuerfest ist, dass Chrom(iii) unter bestimmten hochoxidierenden Bedingungen zu Chrom(vi) oxidieren kann, das ein bekanntes Karzinogen ist. Die Aufnahme einer hohen Menge Aluminiumoxid in die feuerfeste Komponente hat sich herausgestellt, um eine solche Oxidation zu lindern(15).<\/p>\n\t\t\t\t\"feuerfest-chromflour\"\n\t

Chrommehl ist das unglaublich fein gemahlene Pulver aus Eisenchromit und wird ausgiebig bei der Herstellung von magnesia chromfesten Chromziegeln f\u00fcr den Bau von \u00d6fen und \u00d6fen verwendet(16,17).<\/p>\n

In feuerfester Ziegelform hat sich Chromit neben Aluminiumoxid und Magnesiumoxid als stabil und stark bis 1.900\u00b0C(18) erwiesen. Es ist wichtig zu beachten, dass dieser Wert niedriger ist als der ver\u00f6ffentlichte Schmelzpunkt von Chromit, aber in Ziegelform neben anderen Materialien ist es viel einfacher zu verwenden, zu handhaben und zu enthalten. Ein feuerfester Ziegel, der ausschlie\u00dflich Chromit enth\u00e4lt, funktionierte nicht besser als jeder der Chromit-Aluminium-Magnesium-Mischkompositionssteine, dies ist jedoch kein Nachteil, da die anderen Materialien zu geringeren Kosten als das Chrommehl kommen. Bemerkenswert ist die Tatsache, dass gegossenes Magnesit-Chrom dichter ist als in Ziegelform, da es weniger por\u00f6s ist(19,20).<\/p>\n

\n\tChrom (III) -oxid\n\t<\/h2>\n\t

Chrom(iii)-Oxid, Chromie, Cr2<\/sub>O3<\/sub>ist ebenfalls rfrakt\u00e4res Material f\u00fcr sich und wurde als n\u00fctzlich f\u00fcr die Herstellung von feuerfesten Ziegeln vorgeschlagen(21). Untersuchungen haben gezeigt, dass die Zugabe von Aluminiumoxid (in der unraffinierten Bauxitform) zu Chromia seine mechanische Festigkeit verbessert(22). Chromias Hauptverwendung industriell ist ein Piment; Quellen dieses Oxids f\u00fcr feuerfeste Anwendungen stammen in der Regel aus der Chromitform (wie oben)(23), obwohl Quellen direkt aus dem Erz Eisen enthalten, wird dies nicht als Problem angesehen. Unter Ofenbedingungen oxidiert jedes Resteisen zu inertes Eisenoxid.<\/p>\n\t\t\t\t\"Gie\u00dfereigussstahlprodukte\"\n

\n\tVerwendung von feuerfestem Chrom in Vergasern\n\t<\/h2>\n\t

Neben der Auskleidung von \u00d6fen f\u00fcr die Eisen- und Stahlproduktion haben Chromfeuerfeststoffe einen bedeutenden und wichtigen Einsatz bei der Auskleidung von Vergasern. Der Vergasungsprozess wandelt kohlenstoffhaltige Materialien (wie Kohle, Koks und Biomasse) in Synthesegas um, und der h\u00e4ufigste Vergasertyp ist der eingespannte Durchflussvergaser. Das inh\u00e4rente Problem des Vergasungsprozesses ist die Ascheproduktion, die sich unter den hohen Hitzebedingungen an den Reaktorw\u00e4nden als Schlacke sammelt, die die Wand des Feuerfestes hinunterflie\u00dfen und m\u00f6glicherweise in seine por\u00f6se Struktur eindringen kann – was unwillkommen eitert Reaktionen auftreten. Chrombasierte Feuerfeststoffe werden in dieser Umgebung f\u00fcr ihre Robustheit und die geringe L\u00f6slichkeit von Chromie in schlacken gesch\u00e4tzt. Im Allgemeinen schnitt die Chromie jedoch bei Labortests mit leichten und schwer zu quantifizierenden strukturellen Ver\u00e4nderungen gut ab, aber es wurde festgestellt, dass eine gr\u00f6\u00dfere Partikelgr\u00f6\u00dfe in der feuerfesten und dichteren Verpackung am vorteilhaftesten ist(24). Synthesegas wird im Fischer-Tropsch-Verfahren zur Synthese von Kohlenwasserstoffen eingesetzt. Chrom-Aluminiumoxid ist die f\u00fchrende Wahl f\u00fcr feuerfeste Materialien f\u00fcr Vergaser(25). Aufgrund der gestiegenen Kosten f\u00fcr Chromkomponenten in der feuerfesten Herstellung haben einige Untersuchungen einen schichtierten Ansatz f\u00fcr die Reaktorauskleidung(26) oder eine Abschnittsanordnung vorgeschlagen; eine hochgewichtige Chromoxidschicht im hei\u00dfesten Abschnitt und ein niedrigeres Chromoxid (bis zu 15 Gewicht, wobei die Waage Aluminiumoxid ist) in den K\u00fchlerzonen(27). Es wird darauf hingewiesen, dass Aluminiumoxid-Chromia-Refraktorien in Gegenwart von saurer Schlacke den Feuerfeststoffen Von Aluminiumoxid und Magnesia-Chrom \u00fcberlegen sind(28).<\/p>\n\t\t\t\t\"Mann\n\t\t\t\t\"Torbogenkorridor\n

\n\tZusammenfassung\n\t<\/h2>\n\t
    \n
  • Feuerfeste Materialien sind entscheidend f\u00fcr die Bereitstellung von weltweit bedeutenden Materialien wie Eisen, Stahl und Aluminium.<\/li>\n
  • Aluminiumoxide sind in feuerfestem Beton\/Zement pr\u00e4sent und bieten einen deutlich verbesserten thermischen Leistungscharakter.<\/li>\n
  • Chromverbindungen werden aufgrund ihrer hohen thermischen Stabilit\u00e4t als gesch\u00e4tzte Komponente von Feuerfeststoffen, oft neben Aluminiumoxiden und Magnesiten, bezeichnet.<\/li>\n
  • Chrombasierte Feuerfeststoffe haben eine besonders wichtige Anwendung in Vergasungsprozessen gefunden, die f\u00fcr einen zuverl\u00e4ssigen und belastbaren Prozess sorgt.<\/li>\n<\/ul>\n\t\t\t\t\"Chromsand\"\n\t\t\t\t\"Chromitmehl\n

    \n\tReferences\n\t<\/h3>\n\t

    1 <\/em>Q. Ma, et al.<\/em>, Konstanz. Bauen. Mater.<\/em> 2015<\/strong>, 93, 371<\/p>\n

    2 W. E. Lee et al.,<\/em> Int. Matte. Rev<\/em>., 2001<\/strong>, 46, 145<\/p>\n

    3 J. E. Kopanda and G. Maczura, Alumina Chemicals \u2013 Science and Technology Handbook<\/em>, American Ceramic Society, Westerville, Vereinigte Staaten, 1990<\/p>\n

    4 A. V. Briebach, Trans. J. Br. Ceram. Soc., <\/em> 1972<\/strong>, 71, 153<\/p>\n

    5 D. R. Lankard, Adv. Ceram.<\/em> 1984<\/strong>, 13, 46<\/p>\n

    6 G. MacZura et al.<\/em>, in Proc. UNITECR ’95<\/em>, Technische Vereinigung der Feuerfestst\u00e4tten Japan, Kyoto, 1997<\/p>\n

    7 P Krietz et al.<\/em>, Bin. Ceram. Soc. Bull.<\/em> 1990<\/strong>, 69, 1690<\/p>\n

    8 J. P. Radal et al.<\/em>, Adv. Ceram.<\/em> 1984<\/strong>, 13, 274<\/p>\n

    9 J. Barnhart, Reg. Toxicol. pharmacol.<\/em>Transportt 1997<\/strong>, 26, 3<\/p>\n

    10 J. O. Nriagu und E. Nieboer (Eds.), Chromium in der nat\u00fcrlichen und menschlichen Umgebung<\/em>, Wiley-Interscience, New York, 1988<\/p>\n

    11 N. McEwan et al., Chromite\u2014 A Cost-effective Refractory Raw Material for Refractories in various Metallurgical Applications<\/em> in Southern African Pyrometallurgy 2011<\/em>, eds. R. T. Jones und P. den Hoed, Johannesburg, 2011<\/p>\n

    12 J. White, Magnesia-basierte Feuerfeststoffe, <\/em>in Hochtemperaturoxiden Teil I Magnesia, Kalk und Chrom Feuerfeststoffe<\/em>, A. M. Alper (Anm.d.C.), Academic Press, New York, 1970<\/p>\n

    13 W. D. Kingery, H, K. Bowen und D. R. Uhlman, Einf\u00fchrung in die Keramik<\/em>, 2. Ed., Wiley, New York, 1960<\/p>\n

    14 A. Muan and E. F. Osborne, Phase Equilibrium among Oxides in Steelmaking<\/em>, Addison Wesley, Reading, Vereinigte Staaten, 1965<\/p>\n

    15 A. Muan und S. Somiya, J. Am. Ceram. Soc.<\/em>Transportjahr 1959<\/strong>, 42, 603<\/p>\n

    16 US-Patent US3360387A, 1967, abgelaufen<\/p>\n

    17 US-Patent US4366256A, 1982, abgelaufen<\/p>\n

    18 E Ruh und J. S. McDowell, J. Am. Ceram. Soc., <\/em> 1962<\/strong>, 45, <\/em>189<\/p>\n

    19 W. E. Lee und W. M. Rainforth, Ceramic Microstructures – Property Control by Processing<\/em>, Chapman and Hall, London, 1994<\/p>\n

    20 J. H. Chesters, Refractories: Production and Properties<\/em>, Institute of Materials, London, 1973<\/p>\n

    21 K. Matusmoto, Chem. Abst.,<\/em> 1963<\/strong>, 59, 3626<\/p>\n

    22 T. R. Lyman und W. J. Rees, Trans. Ceram. Soc.<\/em> 1937<\/strong>, 36, 110<\/p>\n

    23 H. G. Emblem und T. J. Davies, Rev. Inorg. Chem., <\/em> 1993<\/strong>, 13, 103<\/p>\n

    24 H. B. Kim und M. S. Oh, Ceramics Int., <\/em> 2008<\/strong>, 34, 2107<\/p>\n

    25 J. P. Bennett, Feuerfeste Anwendungen und Nachrichten<\/em>, 2004<\/strong>, 9, 20<\/p>\n

    26 W. A. Taber, Feuerfeste Anwendungen und Nachrichten, <\/em> 2003<\/strong>, 8, 18<\/p>\n

    27 Z. Guo, Bin. Ceram. Soc. Bull.<\/em>Transport , 2004<\/strong>, 83, 9101<\/p>\n

    28 J. A. Bonar et al.<\/em>, Bin. Ceram. Soc. Bull.<\/em>Transportjahr 1980<\/strong>, 59, 4<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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