Wärmedämmende Feuerfestmaterialien sind feuerfeste Werkstoffe mit hoher Porosität, geringer Schüttdichte und niedriger Wärmeleitfähigkeit und werden auch als Leichtfeuerfestmaterialien bezeichnet. Dazu gehören wärmeisolierende Feuerfestprodukte, Feuerfestfasern und Feuerfestfaserprodukte. Nach der Einsatztemperatur werden folgende Kategorien unterschieden: Niedrigtemperatur-Feuerfestmaterialien (Einsatztemperatur unter 900 °C), wie z. B. Diatomit-Isoliersteine, expandierte Siliciumdioxidprodukte, Siliciumdioxid-Kalzium-Platten, expandierte Perlitprodukte usw.; Mitteltemperatur-Feuerfestmaterialien (Einsatztemperatur 900–1200 °C), wie z. B. Ton-Wärmedämmsteine, Aluminiumsilikat-Feuerfestfasern usw. Hochtemperatur-Wärmedämmstoffe mit einer Einsatztemperatur von über 1200℃, wie z. B. hochtonerdehaltige Wärmedämmsteine, tonoxidhaltige Wärmedämmsteine, silikathaltige Wärmedämmsteine, tonoxidhaltige Hohlkugelsteine, zirkonoxidhaltige Hohlkugelsteine, hochtonerdehaltige Feuerfestfasern, polykristalline Feuerfestfasern (polykristalline Aluminiumoxidfasern, polykristalline Zirkonoxidfasern, polykristalline Mullitfasern) usw.
Die Herstellung wärmedämmender Feuerfestprodukte erfolgt hauptsächlich durch Verfahren, die eine poröse Struktur erzeugen, wie beispielsweise das Leichtbauverfahren, das Ausbrennverfahren, das Schäumverfahren und das chemische Verfahren. Amorphe Feuerfestfasern, wie etwa Aluminiumsilikat- und hochtonerdehaltige Fasern, werden üblicherweise durch Schmelzen hergestellt. Polykristalline Feuerfestfasern, wie beispielsweise Mullit- und Aluminiumoxidfasern, werden im Kolloidverfahren produziert.
Die Hauptmerkmale von Isolierfeuerfestmaterialien sind eine hohe Porosität (in der Regel über 45 %), eine geringe Schüttdichte (meist unter 1,5 g/cm³) und eine niedrige Wärmeleitfähigkeit (meist unter 1,0 W/(m·K)). Sie werden hauptsächlich zur Wärmedämmung von Industrieöfen eingesetzt und reduzieren sowohl die Wärmeverluste als auch die Wärmespeicherung im Ofen. Dadurch wird eine optimale Energieeinsparung erzielt und das Gewicht der thermischen Anlagen verringert. Im Vergleich zu herkömmlichen Feuerfeststeinen weisen Isolierfeuerfestmaterialien eine geringere Beständigkeit gegen Schlackenkorrosion, eine niedrigere mechanische Festigkeit und eine geringere Verschleißfestigkeit auf. Daher eignen sie sich nicht für tragende Ofenkonstruktionen und Teile, die in direktem Kontakt mit Schlacke, Einsatzmaterial, flüssigem Metall usw. stehen.
Klassifizierungsmethode für Isolierfeuerfestprodukte
Wärmedämmende Feuerfestmaterialien sind Produkte mit einer Porosität von mindestens 45 %. Ihre Hauptmerkmale sind die hohe Porosität und die geringe Volumendichte. Sie weisen eine niedrige Wärmeleitfähigkeit und eine geringe Wärmekapazität auf, bieten aber eine gute Wärmedämmung. Sie sind wärmespeichernd und hitzebeständig. Sie eignen sich als Wärmedämmschicht für verschiedene thermische Anlagen und können teilweise auch als Arbeitsschicht verwendet werden. Sie sind ein energiesparendes Material für den Bau von Öfen. Der Ersatz herkömmlicher dichter Feuerfestmaterialien durch wärmedämmende Feuerfestmaterialien als Ofenbaustoffe kann die Wärmespeicher- und Wärmeabfuhrverluste um 40 % bis 50 % reduzieren, insbesondere bei diskontinuierlichen thermischen Anlagen.
Es gibt viele Arten von Isolier- und Feuerfestprodukten, die im Allgemeinen nach Anwendungstemperatur, Schüttdichte und Produktform in drei Kategorien unterteilt werden.
(1) Klassifizierung nach Schüttdichte. Ziegel mit einer Schüttdichte von 0,4 bis 1,3 g/cm³ sind Leichtziegel; Ziegel mit einer Schüttdichte von weniger als 0,4 g/cm³ sind Ultraleichtziegel.
(2) Klassifizierung nach Betriebstemperatur. Einsatztemperatur 600–900 °C für Niedertemperatur-Isoliermaterialien; 900–120 °C für Mitteltemperatur-Isoliermaterialien; über 1200 °C für Hochtemperatur-Isoliermaterialien.
(3) Klassifizierung nach Produktform: Die eine Gruppe umfasst geformte Leichtfeuerfeststeine, darunter Ton-, Aluminiumoxid-, Silizium- und einige reine Oxid-Leichtfeuerfeststeine; die andere Gruppe umfasst ungeformte Leichtfeuerfeststeine, wie beispielsweise Leichtfeuerbeton.
Die Herstellungsmethoden für wärmeisolierende Feuerfestprodukte unterscheiden sich von denen für allgemeine dichte Baustoffe. Es gibt zahlreiche Verfahren, darunter hauptsächlich das Verbrennungsverfahren, das Schaumverfahren, das chemische Verfahren und das Verfahren mit porösen Materialien.
1) Brennen und Hinzufügen von Material. Auch als Verfahren der Zugabe von brennbaren Materialien bezeichnet. Dabei werden leicht entzündliche Materialien wie Holzkohle, Sägemehl usw. in den Lehm zur Ziegelherstellung gegeben, um dem Produkt nach dem Brennen eine bestimmte Porenstruktur zu verleihen.
2) Einweichverfahren. Dem Ton für die Ziegelherstellung werden Schaumbildner wie Kolophoniumseife etc. zugesetzt und mechanisch aufgeschäumt. Nach dem Brennen erhält man ein poröses Produkt.
3) Chemisches Verfahren. Durch eine chemische Reaktion, die ausreichend Gas erzeugen kann, wird bei der Ziegelherstellung ein poröses Produkt gewonnen, üblicherweise Dolomit oder Periklas plus Gips und Schwefelsäure als Treibmittel.
4) Verfahren mit porösen Materialien. Dabei werden natürliche Kieselgur oder künstlicher Tonschaumklinker, Aluminiumoxid- oder Zirkonoxid-Hohlkugeln und andere poröse Rohstoffe zur Herstellung von leichten feuerfesten Ziegeln verwendet.
Die Verwendung von Isolier- und Feuerfestmaterialien mit niedriger Wärmeleitfähigkeit und geringer Wärmekapazität als Werkstoffe für die Ofenkonstruktion kann den Brennstoffverbrauch senken, die Produktionseffizienz der Anlagen steigern, das Gewicht des Ofenkörpers reduzieren, die Ofenstruktur vereinfachen, die Produktqualität verbessern und die Umgebungstemperatur senken. Dadurch werden die Arbeitsbedingungen optimiert. Isolier- und Feuerfestmaterialien werden hauptsächlich als Wärmedämmschicht, Auskleidung oder Isolierschicht von Öfen eingesetzt.
1. Aluminiumoxid-Isoliersteine
Aluminiumoxid-Wärmedämmsteine werden aus geschmolzenem Korund, Sinteraluminiumoxid und Industriealuminiumoxid als Hauptrohstoffen hergestellt. Sie zeichnen sich durch hohe Beständigkeit gegenüber Säuren und Laugen, Reduktionsbeständigkeit und gute Temperaturwechselbeständigkeit aus und können dauerhaft bei Temperaturen unter 1700 °C eingesetzt werden. Die Herstellung erfolgt mittels zweier Verfahren: dem Schäumverfahren und dem Verbrennungsadditivverfahren. Die im Schäumverfahren hergestellten Steine weisen eine gleichmäßige Struktur, geringe Wärmeleitfähigkeit und gute Wärmedämmleistung auf.
Aluminiumoxid-Wärmedämmsteine sind leicht, hochdruckfest, weisen eine geringe Wärmeleitfähigkeit, geringe Volumenschrumpfung nach erneutem Brennen und eine gute Temperaturwechselbeständigkeit auf. Sie eignen sich für Wärmedämmschichten in Hochtemperatur-Wärmeanlagen oder Öfen, die direkt mit Flammen in Kontakt kommen, sowie für die Auskleidung von Präzisionswärmeanlagen. Sie sind jedoch nicht geeignet für korrosive Bereiche, die direkt mit Ofenflüssigkeit und flüssiger Schlacke in Berührung kommen. In reduzierender Atmosphäre weisen sie eine höhere Stabilität auf. Die Einsatztemperatur hängt von der Reinheit des Produkts ab und liegt im Allgemeinen bei bis zu 1650–1800 °C. Typische physikalische und chemische Kennwerte solcher Produkte sind in Tabelle 3-105 aufgeführt.
2. Hochaluminiumhaltige, wärmeisolierende Feuerfeststeine
Hochaluminiumhaltige, wärmeisolierende Feuerfeststeine sind wärmeisolierende Feuerfestprodukte mit einem Aluminiumgehalt von mindestens 48 %. Sie bestehen hauptsächlich aus Bauxit, Ton, Bindemitteln und Sägemehl. Zur Verbesserung der Produkteigenschaften werden Industriealuminiumoxid, Korund, Sillimanit, Kyanit und Siliciumdioxid hinzugefügt. Aus dem feinen Pulver lassen sich Produkte mit unterschiedlichen Schüttdichten und maximalen Einsatztemperaturen herstellen. Die übliche Einsatztemperatur liegt zwischen 1250 und 1350 °C, einige Steine erreichen bis zu 1550 °C.
Hochaluminiumhaltige Isoliersteine werden hauptsächlich im Schaumverfahren hergestellt und weisen eine Volumendichte zwischen 0,4 und 1,0 g/cm³ auf. Alternativ können sie auch durch Zugabe von Verbrennungszusätzen gefertigt werden. Die physikalischen und chemischen Kennwerte hochaluminiumhaltiger, wärmedämmender Feuerfeststeine sind in Tabelle 3-106 dargestellt.
Hochaluminiumhaltige, wärmeisolierende Feuerfeststeine eignen sich für den Bau von wärmeisolierenden Schichten und Bauteilen, die durch hochenergetische Schmelzen nicht korrodieren oder angegriffen werden. Bei direktem Flammenkontakt darf die Oberflächentemperatur dieser Steine 1350 °C nicht überschreiten. Mullithaltige, wärmeisolierende Feuerfeststeine sind flammenbeständig und zeichnen sich durch hohe Temperaturbeständigkeit, hohe Festigkeit und einen signifikanten Energiespareffekt aus. Sie eignen sich für die Auskleidung von Pyrolyseöfen, Heißluftöfen, Keramikrollenöfen, elektrischen Porzellan-Schubladenöfen und verschiedenen Widerstandsöfen. Korund-Mullit-Feuerfeststeine mit einem Al₂O₃-Gehalt von 82,4 % können als Ofenauskleidung bei 1550 °C eingesetzt werden.
3. Isoliersteine auf Tonbasis
Tonbasierte, wärmeisolierende Feuerfeststeine sind wärmeisolierende Feuerfestprodukte mit einem Al₂O₃-Gehalt von 30–48 %. Sie werden aus feuerfestem Ton als Hauptrohstoff hergestellt. Als Rohstoffe dienen feuerfester Ton, Schüttgut und feuerfester Tonklinker, denen Bindemittel und Sägemehl zugesetzt werden. Durch Mischen, Formen, Trocknen und Brennen lassen sich Produkte mit einer Schüttdichte von 0,3–1,5 g/cm³ gewinnen. Die Produktionsmenge beträgt mehr als die Hälfte aller wärmeisolierenden Feuerfeststeine.
Das gängigste Herstellungsverfahren für wärmeisolierende Tonsteine ist das Einbrennverfahren mit schwimmenden Kügelchen; alternativ kann auch das Schaumverfahren angewendet werden. Die physikalischen Kennwerte von wärmeisolierenden Tonsteinen sind in Tabelle 3-107 aufgeführt.
Tonbasierte, wärmeisolierende Feuerfeststeine finden vielfältige Anwendung. Sie werden hauptsächlich in thermischen Anlagen und Industrieöfen eingesetzt. Sie eignen sich für Bauteile, die nicht durch hochenergetische, geschmolzene Materialien korrodieren oder umspült werden. Oberflächen, die in direktem Flammenkontakt stehen, werden mit einer feuerfesten Beschichtung versehen, um die Erosion durch Schlacke und Ofengasstaub zu reduzieren und Beschädigungen zu minimieren. Die Betriebstemperatur des Produkts überschreitet nicht die Prüftemperatur der Rücklaufleitung. Tonisolationssteine zählen zu den leichten, porenreichen Dämmstoffen. Sie weisen eine Porosität von 30 % bis 50 % auf und besitzen eine geringe Wärmedämmung, jedoch eine gute mechanische Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit.
4. Silikonisolierte feuerfeste Steine
Der silikathaltige, wärmeisolierende Feuerfeststein besteht hauptsächlich aus Siliziumdioxid (SiO₂) und weist einen SiO₂-Gehalt von unter 91 % auf. Neben seinen Wärmedämmeigenschaften behält der silikathaltige Feuerfeststein weitgehend die Eigenschaften von Siliziumsteinen bei. Die Erweichungstemperatur ist hoch, und die geringe Volumenausdehnung während des Erhitzungsprozesses trägt zur Stabilität des Ofens bei.
Die Leistungsfähigkeit der silikathaltigen, wärmeisolierenden Feuerfeststeine der Güteklasse GGR-1.20 für Industrieöfen gemäß der chinesischen Norm für die Metallurgieindustrie YB386-1994, die Schüttdichte darf 1,2 g/cm³ nicht überschreiten, die Druckfestigkeit bei Raumtemperatur muss mindestens 5 MPa betragen, die Erweichungstemperatur unter einer Last von 0,1 MPa muss mindestens 1520 °C betragen und der SiO₂-Gehalt muss mindestens 91 % betragen.
Dieses Produkt eignet sich zur Auskleidung von Industrieöfen oder als Wärmedämmschicht, die nicht direkt mit hochtemperierten Schmelzen in Berührung kommt und keinen korrosiven Gasen ausgesetzt ist. Die zulässige Betriebstemperatur des Mauerwerks beträgt maximal 1550 °C.
Silikabasierte wärmeisolierende Feuerfeststeine sind aufgrund des Silikastaubs schädlicher für den menschlichen Körper, und der Herstellungsprozess ist komplizierter als bei Ton- und hochaluminiumhaltigen wärmeisolierenden Feuerfeststeinen; außerdem machen sie nur einen geringen Anteil der Gesamtproduktion von wärmeisolierenden Feuerfestmaterialien aus.
5. Diatomit-Isoliersteine
Diatomit-Wärmedämmsteine sind feuerfeste Wärmedämmstoffe, deren Hauptrohstoff Diatomit ist. Sie zeichnen sich durch feine, geschlossene Poren, hohe Porosität und gute Wärmedämmeigenschaften aus, weisen jedoch eine geringe mechanische Festigkeit auf, die insbesondere nach Feuchtigkeitseinwirkung deutlich abnimmt. Ihre chemische Hauptzusammensetzung besteht aus SiO₂, gefolgt von Al₂O₃ sowie Eisen- und Kaliumoxiden, Natrium-, Calcium- und Magnesiumoxiden und weiteren Verunreinigungen.
Die physikalischen Kennwerte von Diatomit-Dämmsteinen sind in Tabelle 3-108 dargestellt. Diatomit-Dämmsteine weisen eine geringe Hitzebeständigkeit auf und erreichen eine Feuerfestigkeit von nur etwa 1280 °C, weshalb ihre Einsatztemperaturen begrenzt sind. Sie eignen sich nur für Dämmschichten unterhalb von 900 °C.
6. Expandierte Perlitprodukte
Expandiertes Perlit ist ein wärmeisolierendes, feuerfestes Produkt, dessen Hauptbestandteil Perlit ist. Die Isolierprodukte bestehen aus expandiertem Perlit als Zuschlagstoff und geeigneten Bindemitteln wie Zement, Wasserglas und Phosphat. Nach dem Rühren, Mischen, Formen, Trocknen und Brennen bzw. Aushärten werden sie hergestellt. Expandiertes Perlit besitzt eine relativ geringe Dichte von in der Regel nur 40–120 g/cm³ und eine geringe Feuerfestigkeit von üblicherweise 1280–1360 °C. Die maximale Einsatztemperatur variiert je nach Bindemittel und liegt üblicherweise unter 1000 °C.
Expandierte Perlitprodukte werden gemäß der nationalen Norm nach ihrer Schüttdichte in die Kategorien 200, 250, 300 und 350 kg/m³ eingeteilt. Je nach verwendetem Zement werden sie in zementgebundene, wasserglasgebundene, phosphatgebundene und asphaltgebundene expandierte Perlitprodukte unterteilt.
7. Expandierte Vermiculitprodukte
Expandierte Vermiculitprodukte sind wärmeisolierende Feuerfestprodukte, deren Hauptrohstoff expandierter Vermiculit ist. Die Herstellung dieser Produkte basiert auf der Verwendung von expandiertem Vermiculit bestimmter Korngröße als Zuschlagstoff. Dem Produkt werden Zusatzmittel und Bindemittel beigemischt, mit Wasser in einem bestimmten Verhältnis vermischt und anschließend geformt, getrocknet, geröstet oder ausgehärtet. Produkte mit unterschiedlicher Schüttdichte, verschiedenen Zusatzmitteln und Bindemitteln weisen unterschiedliche maximale Einsatztemperaturen auf. Üblicherweise werden Wärmedämmschichten bis 1000 °C eingesetzt. Es gibt viele verschiedene Arten von expandierten Vermiculitprodukten, die in der Regel nach der Art des verwendeten Bindemittels und Zuschlagstoffs klassifiziert werden. Nach Bindemittelart lassen sie sich in Produkte mit organischen Bindemitteln, Produkte mit anorganischen Bindemitteln und Produkte mit organisch-anorganischen Verbundbindemitteln unterteilen. Nach Zuschlagstoffart werden sie in Produkte mit einem einzigen Zuschlagstoff, Produkte mit mehreren Zuschlagstoffen und Produkte mit Zusatzmitteln unterschieden.
Expandiertes Vermiculit weist eine geringe Wärmeleitfähigkeit und Festigkeit auf und ist nicht wasserdicht, wodurch seine Anwendungsmöglichkeiten stark eingeschränkt sind. Wird expandiertes Vermiculit mit einem hochfesten Bindemittel zu einem Endprodukt verbunden, erreicht dieses eine höhere Festigkeit und Belastbarkeit. Verwendet man hingegen ein wasserdichtes Bindemittel, erhält das Produkt Wasserdichtigkeit und kann in feuchten Umgebungen eingesetzt werden. Da die Wärmeleitfähigkeit des Bindemittels üblicherweise höher ist als die des expandierten Vermiculits, eröffnet dessen Zugabe neue Anwendungsmöglichkeiten. Gleichzeitig verringert sie jedoch die Wärmedämmwirkung des expandierten Vermiculits.
8. Kalzium-Silizium-Platine
Calciumsilikatplatten bestehen hauptsächlich aus Kieselgur und Kalk. Wärmedämmende, feuerfeste Produkte, die durch die Zugabe von Verstärkungsfasern hergestellt werden, werden ebenfalls als Calciumsilikatplatten oder mikroporöse Calciumsilikatplatten bezeichnet. Calciumsilikatplatten werden anhand ihrer Zusammensetzung in zwei Kategorien unterteilt: Normale Calciumsilikatplatten mit einem CaO/SiO₂-Verhältnis von etwa 0,8 und der mineralischen Zusammensetzung Tobermorit (5CaO·6SiO₂·5H₂O) und Hartcalciumsilikatplatten mit einem CaO/SiO₂-Verhältnis von etwa 1,0 und ebenfalls der mineralischen Zusammensetzung Hartcalciumsilikat.
Calciumsilikat zeichnet sich durch hervorragende Eigenschaften wie geringes Volumen, gute Trennfähigkeit, niedrige Wärmeleitfähigkeit, einfache Verarbeitung und geringe Verluste aus. Die Dichte von Calciumsilikatplatten ist weltweit meist auf maximal 220 kg/m³ festgelegt und wird in 33 Typen unterteilt: maximal 220 kg/m³, maximal 170 kg/m³ und maximal 130 kg/m³. In China werden die Typen in maximal 240 kg/m³, maximal 220 kg/m³ und maximal 170 kg/m³ klassifiziert. Die Druckfestigkeit liegt über 0,4 MPa, die Biegefestigkeit über 0,2 MPa. Die Wärmeleitfähigkeit (70 °C ± 5 °C) beträgt 0,049–0,064 W/(m·K). Die maximale Betriebstemperatur liegt bei 650 °C für Mullit und bei 1000 °C für Calciumsilikat.
Die Calciumsilikatplatte lässt sich sägen oder nageln und zu Platten, Blöcken oder Gehäusen verarbeiten. Sie dient als Wärmedämmstoff für Rohrleitungen und Industrieöfen in der Energie-, Chemie-, Metallurgie- und Schiffsindustrie sowie zur Brand- und Wärmedämmung von Gebäuden, Instrumenten und Anlagen. Auch als Wärmedämmschicht in Hochtemperatur-Trockenöfen und auf Wagenplattformen von Tunnelöfen findet sie Verwendung. Beide Seiten der Calciumsilikatplatte können mit Kunststofffurnier, Sperrholz, Asbestzementplatten etc. beklebt werden. Weltweit werden die meisten Wärmedämmstoffe im Ingenieurbau aus Calciumsilikatplatten hergestellt; in einigen Ländern liegt ihr Anteil an der industriellen Wärmedämmung bei 70 bis 80 %.
9. Schwebender Partikelziegel (Zenosphärenziegel)
Cenosphärensteine sind wärmeisolierende Feuerfestprodukte, deren Hauptrohstoff Cenosphären sind. Anfang der 1970er Jahre begann man in meinem Land, Flugasche-Cenosphären zur Herstellung von tonbasierten, wärmeisolierenden Feuerfeststeinen zu verwenden. Dank des einfachen Verfahrens und der reichlich vorhandenen Ressourcen ist die Produktqualität hoch. Seit den 1980er Jahren werden Cenosphärensteine entweder im porösen Klinkerverfahren oder durch Zugabe von Flugasche-Cenosphären hergestellt.
Cenosphärensteine sind Hohlkugeln aus Aluminiumsilikatglas, die aus Flugasche von Wärmekraftwerken gewonnen werden. Sie zeichnen sich durch geringes Gewicht, dünne Wände, Hohlstruktur, glatte Oberfläche, niedrige Wärmeleitfähigkeit, gute Dämmeigenschaften, hohe Feuerfestigkeit und hohe Druckfestigkeit aus. Mithilfe dieser Eigenschaften lassen sich wärmeisolierende Feuerfestmaterialien mit hervorragender Wärmespeicherung herstellen. Die Produktion von Cenosphärensteinen erfolgt im Halbtrockenverfahren, einem einfachen Prozess, der keine Nachbearbeitung erfordert.
Cenosphärensteine sind herkömmlichen Wärmedämmstoffen für Zwischenwände hinsichtlich mechanischer Festigkeit, Hochtemperaturbeständigkeit, Wärmeleitfähigkeit und Anwendungseigenschaften überlegen und mit Silikatfasern vergleichbar. Dieses Material wird in verschiedenen Hochtemperatur-Industrieöfen bei Temperaturen von 1200 °C eingesetzt, um die thermische Effizienz zu verbessern und den Energieverbrauch zu senken. Cenosphärensteine finden Verwendung in Industrieöfen und Hochtemperaturanlagen der Metallurgie, des Maschinenbaus, der Chemie-, Erdöl-, Baustoff-, Leichtindustrie, Energiewirtschaft und weiterer Branchen. Im Allgemeinen lassen sich damit 15 % bis 40 % Energie einsparen. Sie stellen eine vielversprechende neue Art von leichtem, wärmedämmendem Trennwandmaterial dar.
10. Hohlkugelziegel
Ein Hohlkugelziegel aus Aluminiumoxid
Aluminiumoxid-Hohlkugelsteine sind wärmeisolierende Feuerfestprodukte, deren Hauptrohstoff Aluminiumoxid-Hohlkugeln sind. Typische technische Kennwerte von Aluminiumoxid-Hohlkugelsteinen sind: Al₂O₃-Gehalt mindestens 98 %, SiO₂-Gehalt maximal 0,5 %, Fe₂O₃-Gehalt maximal 0,2 %, Schüttdichte 1,3–1,4 g/cm³, scheinbare Porosität 60–80 %, Druckfestigkeit mindestens 9,8 MPa, Erweichungstemperatur bei einer Belastung von 0,2 MPa mindestens 1700 °C und Wärmeleitfähigkeit 0,7–0,8 W/(m·K).
Im Vergleich zu herkömmlichen Wärmedämm- und Feuerfestprodukten zeichnet sich Aluminiumoxid-Hohlkugelstein durch eine große Anzahl geschlossener Poren aus. Dadurch besitzt er eine hohe Festigkeit und eine stabile Porenstruktur, eine geringe Dichte und eine niedrige Wärmeleitfähigkeit. Er wird hauptsächlich für die Auskleidung von Industrieöfen bei Temperaturen unter 1800 °C eingesetzt, beispielsweise als Hochtemperatur-Ofenauskleidung in der Feuerfest-, Elektronik- und Keramikindustrie; als Wärmedämmschicht für Hochtemperatur-Anlagen, wie etwa Vergasungsöfen in der Petrochemie, Gasöfen und Kohlereaktoren; sowie als Isolierstein für Induktionsöfen in der Metallurgie.
B Zirkonoxid-Hohlkugelziegel
Zirkonoxid-Hohlkugelsteine sind wärmeisolierende Feuerfestprodukte, deren Hauptrohstoff Zirkonoxid-Hohlkugeln sind. Die vorherrschende Kristallphase dieser Steine ist kubisches Zirkonoxid (ca. 70–80 % der mineralischen Zusammensetzung). Typische Eigenschaften sind: Feuerfestigkeit über 2400 °C, scheinbare Porosität 55–60 %, Volumendichte 2,5–3,0 g/cm³, Druckfestigkeit mindestens 4,9 MPa und Wärmeleitfähigkeit 0,23–0,35 W/(m·K).
Zirkonoxid-Hohlkugeln sind wärmeisolierende Feuerfestprodukte mit hervorragenden Eigenschaften. Die maximale sichere Einsatztemperatur beträgt 2200 °C. Zirkonoxid-Hohlkugelsteine weisen eine relativ hohe Hochtemperaturfestigkeit und eine stabile Porenstruktur auf und können daher sicher bei Temperaturen bis zu 2200 °C eingesetzt werden. Dank ihrer geringen Dichte und niedrigen Wärmeleitfähigkeit reduzieren Zirkonoxid-Hohlkugelsteine sowohl Wärmeverluste als auch Wärmespeicherung. Daher eignen sie sich als Hochtemperatur-Auskleidungsmaterial, das in thermischen Anlagen wie der Metallurgie, der Erdöl-, Chemie- und Elektronikindustrie direkt mit der Flamme in Kontakt kommt, zur Reduzierung des Energieverbrauchs und des Gewichts des Hochtemperaturofens. Die Einsatzwirkung ist somit sehr gut.
Veröffentlichungsdatum: 26. November 2021