SiC-haltige Feuerbetone für die thermische Umwandlung von Biomasse und Abfällen

Durch die Entwicklung eines neuen und innovativen Prüfverfahrens kann die Korrosion von Feuerbetonen zielgerichtet untersucht und daraus das Korrosionsverhalten und die Nutzbarkeit in der Industrie abgeleitet werden. Durch die gezielte Dimensionierung, die durch FEM-Simulationen abgesichert wurde, ist die Untersuchung mit einem Temperaturgradienten, wie er in der Industrie vorliegt, möglich. Dadurch kann das Korrosionsmedium fest, flüssig und gasförmig mit dem Feuerbeton reagieren. Abgesichert wird der Temperaturgradient durch eine stetige Messung von 10 Thermoelementen an unterschiedlichen Positionen im Versuchsaufbau. Die chemische Zusammensetzung des Korrosionsmedium ist variabel, es muss jedoch granulierbar sein.

Thermomechanische Untersuchungen (Temperaturwechselbeständigkeit, Wasserdampfoxidatrionstest und Keilspaltbiegeversuch) haben das Verständnis über den Einfluss von SiC in Feuerbeton vertieft.

Für die Feuerfesthersteller (häufig KMU) bedeutet die Qualitätsverbesserung ihrer Produkte die Stärkung ihrer wirtschaftlichen Situation. Aus der Anwendung eines verbesserten Feuerbetons mit realitätsnaher Prognose des Korrosionsverhaltens bzw. der Versagensanfälligkeit feuerfester Werkstoffe ergeben sich große Vorteile für KMU, denn eine zuverlässigere Kenntnis des Verhaltens der Werkstoffe im betrieblichen Einsatz schon im Labor generiert das notwendige Vertrauen bei den Anwendern, ein neuentwickeltes oder verändertes Feuerfesterzeugnis im industriellen Einsatz zu verwenden.

Im Rahmen des Projekts wurden zementfreie Feuerbetone mit einem SiC-Gehalt von 7 bis 98 Ma.-% entwickelt und die Rezepturen offengelegt. Sie bilden für insbesondere für KMU eine wichtige Grundlage für ein vertieftes Verständnis und bilden eine solide Grundlage für eigene Optimierungen, je nach Einsatzgebiet. Es konnte aufgezeigt werden, dass die Entwickelten Feuerbetone über sehr gute Verarbeitungseigenschaften und eine hinreichende Festigkeitsentwicklung verfügen.

Ferner konnte gezeigt werden, dass diese neu entwickelten Feuerbetone gegenüber Alkalien, SO_x und CO₂ auch bei hohen Temperaturen eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Durch den Verzicht auf den Zementanteil, sind diese Betone praktisch frei von CaO, wodurch das Sulfat- und Carbonatbursting vollständig unterbunden wurde. KMU wird somit ein Lösungsansatz geboten, auch bei den heute erforderlichen Verbrennungstemperaturen beständige Feuerbetone zu entwickeln und ermöglicht eine zielgerichtete Weiterentwicklung der Betone für die jeweilige Anwendung.

Anhand der durchgeführten mikroanalytischen Untersuchungen an korrodierten Materialien, konnte erstmals eine systematische Beschreibung der Korrosionsmechanismen in Abhängigkeit von der SiC-Konzentration erfolgen Dies ist für KMU von unschätzbarem Wert, da es die notwendige Information liefert wieviel SiC für die jeweilige Anwendung optimal ist.

Durch die hier geleistete Forschungsarbeit gelingt es nun KMU, Zustellungen spezifisch für jeden Anwendungsbereich zu entwickeln. Dies führt auch zu mehr Prozesssicherheit beim Anwender, der dadurch gleichermaßen profitiert.