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Verfahren zur Herstellung von Erdalkalialuminaten.
Bei der Herstellung von Tonerde aus Erdalkalialuminaten ist es wichtig, ein Erdalkalialuminat zu verwenden, welches möglichst frei von fremden Bestandteilen, wie SlOg, Fe203 und anderen ist, da durch solche Verunreinigungen je nach der Weiterverarbeitung des Erdalkalialuminates mehr oder weniger weitgehende Verunreinigungen der Tonerde bzw. der sonstigen Endprodukte erfolgen.
Die Herstellung von Erdalkalialuminat erfolgte bisher entweder durch Sinterung von tonerdeund erdalkalihaltigen Ausgangsmaterialien mit oder ohne Reduktionsmittel, z. B. Kohle, in hiezu geeigneten Öfen, z. B. Drehöfen oder durch Zusammenschmelzen derselben Ausgangsmaterialien mit oder ohne Reduktionsmittel, z. B. in elektrischen Lichtbogenöfen. Hiebei sollen die Verunreinigungen der Ausgangsmaterialien zu Metallen reduziert und als Legierung, z. B. Ferrosilizium, ausgeschieden werden.
Bei Durchführung derartiger Verfahren steigt die Temperatur der Schmelze nicht über den Schmelzpunkt des herzustellenden Aluminats. Beschickt man z. B. einen elektrischen Lichtbogenofen mit einem Gemisch von tonerdehaltigem Ausgangsmaterial, z. B. Bauxit mit gebranntem Kalk und Kohle, so bildet sich sofort Erdalkalialuminat, z. B. Kalziumaluminat, das zum Teil in fester Form an der Ofenwandung, zum Teil geschmolzen vorhanden ist und das Ansteigen der Temperatur über den Schmelzpunkt des Aluminats hinaus verhindert.
Diese Temperaturen sind jedoch für die Reduktion der Verunreinigungen der Ausgangsmaterialien, wie SiOa, TiO, FeOs nicht ausreichend. Man erhält infolgedessen unreine und infolgedessen minderwertige Erdalkalialuminate.
Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, diese Nachteile dadurch zu beheben, dass man die tonerdehaltigen Rohmaterialien zunächst mit einem Reduktionsmittel in einem Elektroofen niederschmilzt und das Produkt dieses reduzierenden Schmelzprozesses in einer besonderen Verfahrensstufe durch Zusammenschmelzen mit den Erdalkaliverbindungen, wie Kalk, Baryt, in alkalilösliches Erdalkalialuminat überführt. Diese Arbeitsweise hat den Nachteil, dass an Stelle einheitlicher Schmelzprozesse ein zweistufiges Verfahren gesetzt wird. Im übrigen hat sich gezeigt, dass bei der Durchführung des Verfahrens in ein und demselben Ofen ebenfalls die eben erwähnten Nachteile der einstufigen Schmelzverfahren in Erscheinung treten.
Nach vorliegender Erfindung werden alle diese Schwierigkeiten dadurch behoben, dass das tonerdehaltige Ausgangsmaterial, wie z. B. Bauxit oder andere tonerdehaltige Natur-oder Kunstprodukte oder Mischungen solcher in eine reduzierende, erdalkalihaltige, z. B. aus Kalziumkarbid oder Kalziumkarbid und Kalziumoxyd bestehende Schmelze eingetragen wird, deren Zusammensetzung und Menge so bemessen ist, dass das darin vorhandene Erdalkali für die Bildung des Erdalkalialuminates ausreicht. Dabei werden zunächst die Verunreinigungen reduziert, worauf das vorhandene bzw. entstehende Erdalkalioxyd sich mit der Tonerde zu Erdalkalialuminat verbindet.
Die reduzierende, erdalkalihaltige Schmelze, z. B. eine solche aus Kalziumkarbid, kann in einer ersten Arbeitsphase im Ofen selbst erzeugt werden. Je nach dem Verwendungszweck des Erdalkalialuminates kann die Beschickung erdalkalireicher oder tonerdereicher gewählt werden. Nach Beendigung des Prozesses wird zuerst die gebildete Legierung und alsdann das gebildete Erdalkalialuminat abgestochen. Das Erdalkalialuminat kann beim Abstich nach üblichen Methoden zerstäubt werden.
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Ausführungsbeispiel : Aus 300 kg gebranntem Kalk und 125 Anthrazit wird zunächst ein Kalziumkarbid mit etwa 30% CaC2-Gêhalt erzeugt. Die Schmelze enthält etwa 100 kg CaC2 und 230 kg CaO (Schmelzpunkt etwa 2200 ). In diese Schmelze werden 900 kg getrockneter Bauxit folgender Zusammensetzung eingetragen :
EMI2.1
<tb>
<tb> Si02 <SEP> 10-7%
<tb> TiO2 <SEP> 3-6%
<tb> Fe2O3 <SEP> 11#3%
<tb> Al, <SEP> 0, <SEP> 74-0%.
<tb>
Nach vollständigem Durchschmelzen der Charge wird zuerst die gebildete Fe-Si-Ti-Legierung und anschliessend das Kalziumaluminat abgestochen. Es wurden erhalten etwa 900 kg Aluminat und 80 kg Metall. Die Zusammensetzung der Produkte war die folgende :
EMI2.2
<tb>
<tb> Kalziumaluminat <SEP> : <SEP> SiO2 <SEP> 1'88%
<tb> TiO, <SEP> 0-24%
<tb> Fe, <SEP> 0, <SEP> 0-40%
<tb> Al20a <SEP> 66'56%
<tb> CaO <SEP> 30#92%.
<tb>
Fe-Si-Ti-Legierung <SEP> : <SEP> Si <SEP> 21-56%
<tb> Ti <SEP> 3-14%
<tb> Fe <SEP> 75-30%.
<tb>
Welche grossen technischen Vorteile durch ein Arbeiten nach dem vorliegenden Verfahren erzielbar sind, zeigt ein Vergleich der vorgenannten Produkte mit nach bekannten Methoden erhältlichen Erzeugnissen. Wird z. B. nach bekannten Verfahren Bauxit vorerwähnter Zusammensetzung gleichzeitig mit Kalk und Kohle im elektrischen Ofen niedergeschmolzen, so zeigt das auf diese Weise erhaltene Erdalkalialuminat folgende Zusammensetzung :
EMI2.3
<tb>
<tb> Si02 <SEP> 7-15%
<tb> TiO2 <SEP> 2-39%
<tb> Fe, <SEP> 0, <SEP> 0-83%
<tb> AI, <SEP> 0, <SEP> 52-55%
<tb> CaO <SEP> 37'35%.
<tb>
EMI2.4
Zusammenschmelzen von Bauxit genannter Zusammensetzung mit Kohle zunächst eine 96% ige Tonerde herstellt und dieser dann die für die Bildung des Aluminates erforderliche Menge Kalk zusetzt, so erhält man ein Produkt folgender Zusammensetzung :
EMI2.5
<tb>
<tb> SiO2 <SEP> 7-74%
<tb> TiO2 <SEP> 1'00%
<tb> Fie, <SEP> 0, <SEP> 0-51%
<tb> AI, <SEP> 0, <SEP> 57-48%
<tb> CaO <SEP> 33-42%.
<tb>
EMI2.6
Produkte mit dem erfindungsgemäss erhältlichen Erdalkalialuminat, so erhellt ohne weiteres die technische Überlegenheit der vorliegenden Verfahrens, die darin besteht, dass nach ihm besonders reine und hochwertige Erdalkalialuminate erhalten werden, welche sich durch einen hohen Gehalt an Aluminiumoxyd und nur geringe Beimengungen von Verunreinigungen auszeichnen.