Einfluss der Nachhydratation von Calciumaluminatzementen auf das Aufheizverhalten von Feuerbetonen

Das Ziel des Vorhabens ist, die Energieeffizienz bei der Herstellung von feuerfesten NSiC-Bauteilen bei gleichbleibender Produktqualität signifikant zu verbessern. Dazu soll der Einfluss verschiedener Si3N4-Additive als Zugabestoffe sowohl auf die Nitridierungskinetik als auch auf die mikrostrukturellen Eigenschaften und den Gehalt an residualem Silizium untersucht werden. Der Zuschlagstoff wirkt dabei als Sinteradditiv und beschleunigt die Nitridierung. Residuales Silizium ist in diesem Zusammenhang ein wichtiger Faktor, da zu große Restmengen zu einer starken Oxidation beim späteren Einsatz, z. B. in einer Müllverbrennungsanlage, führen können. In einem weiteren Schritt werden die Brennparameter des Nitridierungsbrandes mit solcherart additivierten Werkstoffen energetisch optimiert. Als Ergebnis soll neues Wissen vorliegen für den neuartigen Ansatz, Siliziumnitrid als arteigenes Additiv bei der Produktion von feuerfesten nitridgebundenen Siliziumcarbid-Werkstoffen einzusetzen und damit den Energieeinsatz für die Herstellung dieser Werkstoffe signifikant zu senken. Durch die mit der Energieeinsparung einhergehende Kostensenkung bei der Produktion soll die Wettbewerbsfähigkeit der Feuerfestindustrie verbessert werden. Es sollen mit 15 % weniger Energieeintrag ein gleichwertiges Produkt hergestellt werden.

Konkret sollen Si3N4-Materialien von marktüblichen Anbietern beschafft und hinsichtlich ihrer physikalischen, chemischen und mineralogischen Eigenschaften charakterisiert werden. Dann soll untersucht werden, welchen Einfluss der Einsatz von Si3N4 auf die Nitridierungskinetik, den ortsaufgelösten Phasenbestand und den Gehalt an residualem Silizium von NSiC hat. In Analogie zu den Arbeitspaketen 2 und 3 werden dem Modellwerkstoff dann gleichzeitig verschiedene arteigene und
verschiedene oxidische Sinteradditive zugegeben und der kombinierte Einfluss beider Zugabestoffe auf die Nitridierungskinetik sowie den Reaktionsumsatz im Nitridierungs-DT-TG-Ofen untersucht. Danach werden die so nitridierten NSiC-Werkstoffe hinsichtlich ihres Phasenbestands und insbesondere des Gehalts sowie der räumlichen Verteilung an residualem Silizium ortsaufgelöst untersucht. Der Nitridierungsprozess wird durch Optimierungsschleifen auf Basis der gemessenen Nitridierungskinetik im Nitridierungs-DT-TG-Ofens iterativ verbessert und der Erfolg der Optimierung mittels mikroanalytischer Methoden (Raman, XRD, REM) untersucht.