Zr-108 – Hochwertiger zirkonoxidhaltiger Silikastaub | Zirkonium-Silikastaub ZSF108

Zr-108 ist ein hochreiner, zirkonoxidhaltiger Silikastaub, der für die Entwicklung von hochwertigen feuerfesten Werkstoffen entwickelt wurde und auch als Zirkonium-Silikastaub ZSF108 bezeichnet wird. Sein Kernparameter ist ein Gesamtgehalt an SiO₂ und ZrO₂ von über 98 %. Es eignet sich für feuerfeste Werkstoffsysteme, die hohe Anforderungen an die Reinheit der Rohstoffe, die Feinheit der Füllstoffe, die Partikelstabilität und die Gestaltung der Hochtemperaturmatrix stellen.

Dieser Wert gibt an, dass der Gesamtgehalt der beiden Hauptwirkstoffe Siliziumdioxid und Zirkonoxid im Produkt mehr als 98 % beträgt; er bezieht sich nicht auf einen Einzelgehalt von SiO₂ von mehr als 98 %. Ein höherer Gesamtgehalt an Silizium und Zirkon bedeutet, dass der Anteil anderer, nicht erwünschter Bestandteile im Produkt geringer ist, wodurch sich das Produkt besser für hochreine Korund-, Zirkon- und Aluminiumoxid-Zirkon-Silizium-Verbund-Feuerfestmaterialien eignet.

Die Hauptunterschiede liegen in der Gesamtmenge der wirksamen Silizium- und Zirkoniumbestandteile, dem Grad der Verunreinigungskontrolle und der Anwendungsausrichtung. Herkömmliche Produkte der Güteklassen 92 %–96 % werden hauptsächlich für konventionelle feuerfeste Gussmassen verwendet, wobei ein Gleichgewicht zwischen Leistung und Kosten angestrebt wird; der Gesamtgehalt an SiO₂ und ZrO₂ bei Zr-108 liegt bei über 98 % und ist vor allem für feuerfeste Materialsysteme mit hohen Anforderungen an Reinheit, Leistung und Chargenstabilität vorgesehen. Bei Zr-108 handelt es sich nicht um eine einfache Anhebung der Gehaltsstufe, sondern um eine Reinheitsverbesserung speziell für hochwertige Rezepturen.

Zr-108 eignet sich vor allem für: hochreine, korundhaltige Gussmassen mit geringem Zementanteil, Gussmassen mit extrem geringem Zementanteil, zementfreie Gussmassen, selbstfließende Gussmassen, Al₂O₃–SiC–C-Gussmassen für Gießrinnen, Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Siliziumdioxid-Verbundwerkstoffe sowie vorgefertigte Hochtemperatur-Feuerfestteile. Die konkrete Eignung muss anhand des Zuschlagstoffsystems, des Bindemittels, der Einsatztemperatur und der angestrebten Eigenschaften überprüft werden.

Von einem direkten Ersatz in gleichen Mengen ohne vorherige Versuche wird abgeraten. Zr-108 kann sich hinsichtlich der chemischen Zusammensetzung, des Zirkoniumgehalts, der Korngrößenverteilung, des pH-Werts, der Oberflächeneigenschaften und des Dispersionsverhaltens von gewöhnlichem Silikastaub unterscheiden. Ein Austausch kann sich auf die Fließwerte, die Wasserzugabe, die Abbindezeit und die Phasenzusammensetzung nach dem Brennen des Gussmaterials auswirken. Es wird empfohlen, das Ersatzverhältnis durch Kleinversuche zu ermitteln und gleichzeitig das Dispergiermittel sowie die Wasserzugabe anzupassen. Die Korngröße, der pH-Wert und die Art des Dispergiermittels des zirkonoxidhaltigen Silikastaubs beeinflussen die rheologischen Eigenschaften der Aufschlämmung deutlich.

Für Zr-108 gibt es keine festgelegte Zugabemenge, die für alle feuerfesten Materialien gilt. Der Zugabeprozentsatz sollte in Abhängigkeit von den feuerfesten Zuschlagstoffen, dem Gehalt an Aluminiumoxid-Mikropulver und Zement, dem Verhältnis von Siliziumkarbid und Kohlenstoffquelle, der Bindungsart sowie den angestrebten Verarbeitungseigenschaften festgelegt werden. In zementarmen Gussmassen wird die Dosierung von Silikastaub häufig durch Rezepturversuche ermittelt; in der technischen Forschung finden sich Rezepturen mit Anteilen von 3 % und 5 %, doch diese Daten können nicht direkt als einheitlicher Standard für alle Systeme herangezogen werden. Es wird empfohlen, mehrere Zugabestufen festzulegen und dabei insbesondere folgende Eigenschaften zu prüfen: Fließwert, Wasserzugabe, Abbindezeit, Volumendichte, scheinbare Porosität, Festigkeit bei Raumtemperatur, Längenänderung nach dem Brennen, Biegefestigkeit bei hohen Temperaturen, Thermoschockbeständigkeit sowie Erosionsbeständigkeit.