Allerdings können Verunreinigungen in Recyclingmaterialien die thermomechanischen Eigenschaften der daraus hergestellten Feuerfestmaterialien beeinträchtigen – mit Folgen für Lebensdauer und Leistungsfähigkeit. Insbesondere kleine und mittlere Unternehmen (KMU) benötigen verlässliche Methoden, um die Haltbarkeit feuerfester Produkte auf Basis recycelter Rohstoffe vorherzusagen und sicherzustellen. Das CORNET-Projekt RefraPredict hat sich dieser Herausforderung gestellt. Es untersuchte, wie Verunreinigungen die Werkstoffeigenschaften beeinflussen und entwickelte innovative Prüfverfahren zur Bewertung des Langzeitverhaltens unter realistischen Einsatzbedingungen.

Die Lösung: Ein wissenschaftlicher Ansatz zur Vorhersage der Materialleistung

RefraPredict führte eine einzigartige Untersuchungsstrategie ein, die thermomechanische Methoden mit thermochemischen Berechnungen kombinierte, und entwickelte ein neuartiges dynamisches Testsystem, das reale industrielle Bedingungen simuliert – einschließlich thermischer Gradienten und mechanischer Belastungen. So konnten die Auswirkungen von Verunreinigungen deutlich präziser untersucht werden als mit herkömmlichen statischen Prüfverfahren. Der Fokus lag auf hochtonerdehaltigen monolithischen Feuerfestmaterialien, die aufgrund ihrer hervorragenden Hochtemperaturbeständigkeit weit verbreitet sind. Durch die Analyse unterschiedlicher Verunreinigungsgrade entstanden konkrete Handlungsempfehlungen für Hersteller, wie sich Recyclingmaterialien ohne Qualitätseinbußen integrieren lassen.

Zentrale Ergebnisse und Innovationen 

• Neue Prüfmethode 
  • Entwicklung eines dynamischen Hochtemperaturtests unter realitätsnahen Bedingungen mit thermischen und mechanischen Belastungen.
  • Ermittlung sicherer Verunreinigungsgrenzwerte ohne negative Auswirkungen auf die Materialeigenschaften.
     
• Verbesserte Nutzung recycelter Rohstoffe 
  • Leitlinien für eine optimierte Rohstoffzusammensetzung.
  • Nachweis, dass geringe Mengen flüssiger Phasen aus Verunreinigungen sogar die thermomechanischen Eigenschaften verbessern können – weniger Sprödigkeit, höhere Spannungsresistenz.
     
• Praktischer Nutzen für KMU und Industrie 
  • Verringerte Abhängigkeit von teuren Primärrohstoffen durch höheren Rezyklateinsatz.
  • Reduzierte Produktionskosten bei gleichbleibend hoher Qualität.
  • Höhere Nachhaltigkeit durch Abfallvermeidung und Förderung der Kreislaufwirtschaft.

Auswirkungen auf die Industrie

Die Ergebnisse von RefraPredict wurden insbesondere an feuerfeste Hersteller in Deutschland und Polen – vor allem KMU – weitergegeben, die sie bereits in ihre Produktionsprozesse integriert haben. Hersteller profitieren nun von:

• belastbaren Daten zu den Auswirkungen von Verunreinigungen und können Rezepturen gezielt anpassen,
• einem besseren Verständnis für die Verarbeitung recycelter Rohstoffe,
• neuen wissenschaftlichen Prüfverfahren, die zukünftige Industriestandards prägen könnten.

Zukunftsperspektiven und laufende Forschung

Aufbauend auf dem Erfolg von RefraPredict hat das Konsortium einen thematisch verwandten Antrag im Rahmen des 38. CORNET-Ausschreibungsaufrufs eingereicht. Die Ziele des neuen Projekts:

• Erweiterung der Forschung zu technologischen Entwicklungen für recycelte Feuerfestmaterialien,
• Nutzung des im Projekt entwickelten Testsystems für weitere Materialinnovationen,
• Stärkung der internationalen Zusammenarbeit zur Standardisierung neuer Prüfverfahren.

Fazit

RefraPredict hat den Umgang mit recycelten Rohstoffen in der Feuerfestindustrie nachhaltig verändert. Mit wissenschaftlichen Erkenntnissen und praxistauglichen Werkzeugen können Hersteller langlebige, hochwertige Produkte fertigen – bei gleichzeitiger Ressourcenschonung und Kosteneffizienz. RefraPredict steht nicht nur für die Vorhersage von Werkstoffverhalten – es steht für eine Neuausrichtung der Branche.