AT13269U1 - Verfahren zur Verbesserung der maschinellen Brikettierung von sprühgeröstetem Magnesiumoxid - Google Patents

Abstract

Sprühgeröstetes Magnesiumoxid , hergestellt nach dem Pyrohydrolyseverfahren, ist ein gängiges Vormaterial für die Herstellung von hochfeuerfestem Magnesia (MgO), welches als Magnesiastein für zahlreiche Hochtemperaturanwendungen Verwendung findet. Ein Nachteil bei der Verarbeitung des sprühgerösteten MgO-Pulvers war immer dessen mangelnde Verpressbarkeit in Walzenpressen zu MgO-Presslingen, welche als Vormaterial für den Feuerfeststein gelten. Das hier vorgestellte Verfahren erlaubt eine temporäre Festigkeitserhöhung von MgO-Presslingen durch Begasung mit Reaktivgas und damit erzielbarer chemischer Oberflächenhärtung in Form basischer Carbonatbildungen, welche eine gute Verpressbarkeit ermöglichen und damit zu einer Verringerung von Bruchausfällen der Presslinge während des Sinterprozesses im Wege der Herstellung von Sintermagnesia führen, wobei diese Oberflächenschicht als Schutzschicht fungiert mit entsprechender Verstärkung des Materials, welche später wieder völlig thermisch entfernt wird und sich dann in keiner Weise mehr im Endprodukt befindet und es so nach dem Sinterbrand zu einer maximal dichten Sinterstruktur des endgebrannten MgO-Sinters kommt.

Description

österreichisches Patentamt AT 13 269 Ul 2013-09-15

Beschreibung

VERFAHRUNG ZUR VERBESSERUNG DER MASCHINELLEN BRIKETTIERUNG VON SPRÜHGERÖSTETEM MAGNESIUMOXID

[0001] Mit dem Eintritt der Stahlbeiztechnologie auf Basis von Salzsäurebeizen und der vollständigen Regeneration der Beizsäure nach dem Pyrohydrolyseverfahren in den fünfziger Jahren wurde das Verfahrensprinzip der thermischen Sprühröstung in der Folge ausgeweitet auf eine Vielzahl chloridischer Verbindungen angewendet, von welchen die Herstellung von Magnesiumoxid nebst dem Eisenoxid das wirtschaftlich wichtigste Sprühröstoxid darstellt. Hierbei wird als Ausgangslösung von einer 300-400 g/l Lösung an MgCI2 ausgegangen, welche in einem Sprühröstreaktor bei Temperaturen von 800-900'C thermisch unter Bildung von MgO-Pulver und HCI-Wasser-Dampf zersetzt wird. Das derart hergestellte MgO wird je nach Reinheitsgrad entweder einer nachfolgenden Wäsche unter Hydrolyse zum Magnesiumoxidkauster, Mg(0H)2.xH20, und nachfolgender Calzinierung zum MgO in Form eines Kuchens hergestellt, oder im Falle des Versprühens von reiner MgCI2-Lösung ist auch die Weiterverarbeitung zu Magnesiumoxidsinter auch auf direktem Weg möglich.

[0002] Ausgangsmaterialien hierfür sind: Magnesia-Solen, Meerwasser, speziell jenes aus dem Toten Meer, Magnesialagerstätten, ausgehend aus dem Mineral Periklas, sowie anderer Mineralien. Aus diesen muss entweder durch Behandlung mit 20% HCl üblicherweise eine entsprechende MgCI2-Lösung hergestellt werden, so diese nicht bereits in natürlicher Form vorliegt, wie bei Meerwasser oder entsprechenden Salzsolen in Lagerstätten.

[0003] Als ursprüngliche Patente auf dem Gebiet der Pyrohydrolyse von Magnesiumchloridlösung gelten: AT 340.365(1973), AT 347.402 (1974) und AT 350.503 (1975) der Ruthner GmbH, sowie etwa neuere Patente, wie z.B. WO 00146 (1990) der Veitscher Magnesit.

[0004] Frühe Übersichtspublikationen hiezu stammen von H.Jedlicka: "New Applications of Spray Roasting Process in the Chloride Hydrometallurgy", Proc.Int.Sympos.Chloride Hydrome-tallurgy, Brussels, Sept.26/28(2977)154-180., sowie Ruthner, MJ. "Preparation und Sintering Characteristics of MgO, Mg0.Cr0203 and Mg0.AI203", Sci.Sintering 6,1/2(1974) 81-94. sowie H.K.Krivanec und W.F.KIadnig: "Herstellung von Oxidrohstoffen nach dem Ruthner Sprühröstverfahren", Sprechsaal, lnt.Ceramics&Glass.,Vol. 121/12(1988), 1172-118.

[0005] Hauptanwendungsgebiet des reinen MgO sind vor allem die vielfältigen Verwendungen in der Feuerfestindustrie, für die Herstellung von Magnesiasteinen, aber auch in der Keramik, in der Glasindustrie, der Stahlindustrie, sowie in der chemischen und der pharmazeutischen Industrie. Als Reinheitsgrade gelten: Reinheitsgrade über 97% MgO gelten als hochreine Magnesia (high-grade-magnesia), die übliche Schüttdichte beträgt 3,40 g/ccm. Bei hohen Brenntemperaturen von bis zu 2000 °C bildet sich der Sintermagnesia, oberhalb von 2800 °C der Schmelzmagnesia, beide dienen zur Auskleidung von Stahlschmelzöfen oder Auskleidung von Schmelzwannen der Glasindustrie.

[0006] Zur Verpressung sprühgerösteten Magnesiumoxids dienen Walzenpressen mit speziellen für die Magnesiaindustrie üblichen Pressformen und hohen Pressdrücken. Eine wesentliche Eigenheit des sprühgerösteten Magnesiumoxides ist die spezielle Form der einzelnen Pulverpartikel .welche Größen von üblicherweise 100-150 pm haben und eine typische Hohlkugelstruktur besitzen. Diese Hohlkugelstruktur letztlich ist verantwortlich für die schlechte Verpress-barkeit des fertigen Sprühröst-Magnesiumoxids infolge deren Elastizität, d.h. der Tendenz zum Aufbrechen der Pressmassen nach deren Verdichtung, was zum Bruch der Presslinge („Grünpresslinge" vor der Sinterung) fuhrt, damit zum Ausschuss.

[0007] Die hier vorgestellte Erfindung umfasst einen Lösungsweg und Vorrichtungen zur Erhöhung der Festigkeit und damit Lagerbeständigkeit von frischen oder „grünen" MgO-Presslingen, wodurch der Bruchanteil derselben sich bei der anschließenden Bunkerung verringert.

[0008] Verschiedene Verfahren betreffen die Herstellung von Sintermagnesia. Am üblichsten 1 /8 österreichisches Patentamt AT13 269U1 2013-09-15 sind sogenannte Etagenöfen, wo in einem kontinuierlichen Verfahren üblicherweise Magnesia-kauster zu Sintermagnesia gebrannt wird. Aber auch Schacht- oder Drehrohröfen sind im Einsatz für diesen Zweck. Auch sprühgeröstetes Magnesiumoxid wird nach dessen Verpressung auf ebensolchen Etagenöfen zu fertigem Feuerfestmagnesia gebrannt. Auch nach dem bekannten Verfahren nach Ruthner mittels Pyrohydrolyse kann so über die Reinigungsstufe der Oxidwäsche und der Trocknung des Kausters zu Mg(OH)2 ebenso mittels Kalzinierung auf Etagenöfen die Fertigmagnesia hergestellt werden.

[0009] Beispiel der Herstellung von Magnesia mittels Sprühröstung: aus einer Magnesiumchloridlösung von etwa 350 g/l MgCI2 wird in einem thermisch erhitzten Reaktor via Eindüsung der Lösung in einem Pyrohydrolyseprozess bei einer definierten Temperatur in der Heizzone (Brennerzone) dieses in MgO umgewandelt, wobei folgende Gleichungen gelten können: [0010] [GI.1] MgCI2 + x H20 + Therm.Energie Mg(OH)CI + HCl + y H20 [0011] [Gl.2] Mg(OH)CI + Therm.Energie MgO + HCl [0012] Als Anlagen spezifischer Energiekennwert für diese Reaktionen ergaben sich bei Industrieanlagen : Δ Hr = 8000 bis 8500 kcal/kg erzeugtes MgO, dies mit dem Wärmeverlust innerhalb der gasbefeuerten Reaktionskammer eingerechnet (der errechnete Gesamt-Enthalpiewert jedoch für die obige Gesamtreaktion wäre deutlich niedriger).

[0013] Das hierbei hergestellte pulverförmige MgO mit einer spezifischen Oberfläche von 10 -150 m2/g (nach BET, für Sprühröstoxid) und einem üblichen Kornspektrum von 2 - 2000 pm wird anschließend einem Wasch- und Kalzinierprozess unterworfen und davon ausgehend mittels Hochdruckwalzenpressen bei spezifischen Drücken von 4-15 t/linear.cm zu kissenförmigen oder stäbchenförmigen Briketts (Bischkottenform) verpresst. Nach dem Pressen werden die Briketts durch Siebung vom Untergut befreit und gehen dann direkt in den Sinterofen (bzw. Schacht oder Drehrohrofen) ein, oder werden auch eventuell in Bunkern zwischengelagert.

[0014] In vielen chemischen MgO-Anlagen ist bedingt durch die physikalische und chemische Aufbereitung die Festigkeit der MgO-Presslinge so niedrig, dass diese bei der Anlagen üblichen Beanspruchung, wie Transport auf Bändern, Bunkerung, etc. ganz oder zumindest teilweise zerstört werden.

[0015] Auch bei der anschließenden Sinterung frischer („grüner") Presslinge zeigt die Praxis immer wieder, dass eine mangelnde Festigkeit derselben einen hohen Ausfall beim Siloabzug, dem Transport oder selbst beim Ofengang (Sinterbrand) erfahren. Die Effizienz solcher Anlagen ist dann stark reduziert und damit der Einsatz sprühgerösteten MgO's als unwirtschaftlich angesehen werden.

[0016] Die dem Pressling innewohnende Festigkeit ist damit einerseits Voraussetzung für dessen gute, d.h. bruchfreie Lagerfähigkeit, hat aber auch Einfluss auf die zu erwartende Enddichte, der sogenannten Sinterdichte, welche einen wesentlichen Qualitätsfaktor bei MgO-Sinterpellets darstellt. Die Festigkeit der Grünpellets ist ferner ein Maß für die zu erwartende Zerfallsquote beim Sinterbrand.

[0017] In mehreren Veröffentlichungen und Patenten wurden Verfahren beschrieben, die das Problem der verbesserten Brikettierbarkeit von MgO beschreiben, wie z.B. in AT 359.906 (1978) eine Verbesserung der Verpressbarkeit von kaustischem MgO durch Befeuchtung der Walzenpressen. Das Patent DE 252.9744 (1976) beschreibt die Einstellung einer definierten Restfeuchte zur verbesserten Kompaktierbarkeit. Das Patent DE 2.232.355 (1974) empfiehlt das Mischen von feuchtem und trockenem MgO zwecks verbesserter Verpressbarkeit. Des Weiteren beschreiben die Patente DD-PS 220.951(1985) eine Verbesserung der Brikettierbarkeit durch Vermahlung des sprühgerösteten Oxides. Das Patent DD-PS 224.018 (1985) empfiehlt verbesserte Brikettierbarkeit durch Verpressung geeigneter Sieblinien von MgO Pulvern.

[0018] Daneben gibt es auch eine Anzahl von Presshilfsmitteln, welche die keramische und chemische Industrie zur Verpressung oxidischer Stoffe generell empfiehlt, wie Seifen und paraffinische Fette, deren Nachteil jedoch stets verminderte Endraumdichte (Sinterdichte) ist. 2/8 österreichisches Patentamt AT13 269U1 2013-09-15 [0019] In keinem der dargestellten Verfahrensbeschreibungen ist Bedacht genommen auf die reversible Zerfallstendenz von MgO Briketts, welche beim anschließenden oder beim später durchgeführten Sinterbrand zu den nicht erwünschten oder besser gefürchteten Ausfallsquoten im Endprodukt führen. Auf jeden Fall werden dadurch unerwünschte Produktverluste oder gar Mängel in der Sinterqualität und damit der Qualität des Feuerfeststeins herbei geführt. Gefürchtet sind dabei Erhöhung des Glühverlustes, erhöhte Porosität und Bruchneigung im Endprodukt.

[0020] Das hier beschriebene Verfahren soll nun einen Lösungsweg darstellen, um auf einfache und zweckmäßige Weise zu harten, d.h. abrieb- und druckfesten MgO-Presslingen zu führen. Dies bedeutet auch im weiteren einen Lösungsweg, um für uneffizient funktionierende Anlagen eine Verbesserung in wirtschaftlicher Hinsicht herbeiführen zu können.

[0021] Diese Verbesserung der Beständigkeit der Presslinge wird durch Oberflächen-Begasung und damit oberflächlicher Verbindungsbildung der frischen MgO-Presslinge erreicht, welche im nachfolgenden Sinterweg sich als gänzlich reversibel heraussteilen muss, also somit keine negativen Eigenschaften des fertigen MgO-Sinters, wie im End- oder Kornraumgewicht oder dem Sintergewicht des Briketts haben dürfen.

[0022] Die damit herbeigeführte Verbesserung der Lagerbeständigkeit und damit der Handhabungs-Beständigkeit der MgO-Presslinge insgesamt beruht auf dem Effekt der Oberflächenhärtung durch Verbindungsbildung, aus der chemischen Reaktion mit einem geeigneten Gasgemisch.

[0023] Als geeignetes Gasgemisch wurde das Abgas aus Verbrennungsprozessen ganz allgemein erkannt, welches in etwa der Zusammensetzung eines Abgases aus dem Sinterofen entspricht. Versuche im Labormaßstab hiezu wurden mittels feuchtem reinen Kohlendioxidgas (C02) gefahren, gemäß der folgenden Gleichungen einer dabei beobachtbaren vielfältigen Oberflächen-Verbindungsbildung: [0024] [Gl.3] [0025] [Gl.4] [0026] [Gl.5] [0027] [Gl.6]

MgO + C02 -> MgC03, Δ HR = - 24,3 kcal/mol, Reaktionsenthalpie

MgC03 + 3 H20 -> MgC03.3H20

MgC03 +2 H20 -> Mg(OH)2 + H2C03, partielle Bildung von Magnesiakauster x MgC03 + y Mg(OH)2 + z H20 -> xMgC03.yMg(0H)2.zH20 Bildung basischer

Magnesiumcarbonate [0028] womit die dabei gebildeten Strukturen an der Oberfläche des MgO vornehmlich dem Carbonattyp Nesquehonit (MgC03.3H20), sowie einem Spektrum basischer Carbonate entsprechen.

[0029] Nachdem bei der Verbrennung flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe die entstehenden Brenngase im Wesentlichen aus CO, C02, H20 und NOx-Anteilen entsprechen, kann die temperaturabhängige jeweilige Lage der Zusammensetzung des Brenngases entsprechend des bekannten Wassergasgleichgewichtes (Boudouard) herbeigeführt werden. Damit liefern die bei der Sinter-MgO -Herstellung üblichen Calzinier- und Brennprozesse im großen Umfang die für die Briketthärtung notwendige Menge an C02 und H20.

[0030] Die Briketthärtung sollte demnach direkt nachgeschaltet nach der Verpressung auf Brikett-Walzenpressen (Ausführungs Beispiel 1), d.h. durch Begasung auf Elevatoren (Fördereinrichtungen) erfolgen, wo das frisch verpresste MgO zu den Rüttelsieben oder zu einem Zwischen-Lagerungsbunker geführt wird (Ausführungs Beispiel 2).

[0031] Dieser Härtungseffekt an den frischen Presslingen wurde anhand physikochemischer Studien im Labormaßstab belegt, wie im Folgenden dargestellt wird: AUSFÜHRUNGS BEISPIEL 1: [0032] Begasung erfolgte an 250 g trocken verpresster Pellets mit 2 - 5 mm im Durchmesser hergestellt aus Sprühröst MgO in einem Reaktionsgefäß aus Thermoglas unter Rotations-Bewegung (Rotavaporgefäß). Als Begasungsgemisch wurde ein Gasgemisch von N2, C02 und 3/8 österreichisches Patentamt AT13 269U1 2013-09-15 H20-Dampf verwendet. Die Volumenströme und die Begasungsdauer wurden so gewählt, dass die begasten MgO Pellets eine 1% Gew. Carbonatbildung an deren Außenhaut erfahren sollten. Das gewählte Vol% Verhältnis an C02 betrug entsprechend einer typischen Zusammensetzung eines Verbrennungsgases 17Vol%, was typischen Verbrennungsvorgängen entsprechen sollte (z.B. bei Ölheizung und lOOO'C Verbrennungstemperatur beträgt der Vol% Anteil von C02 üblich 12-13 Vol%, bei Kohlebefeuerung ca. 20 Vol%).

[0033] Die tatsächliche C02- und H20 -Aufnahme wurde nach den Begasungsversuchen durch die Bestimmung des Glühverlustes bei 1000°C Glühtemperatur und 1 Stunde bestimmt.

[0034] Die damit gewählten Versuchsbedingungen im Labor waren: Reaktortemperatur 50^, (Wasserbad des Rotavapors), p = 1 atm., Volumenfluss des Gases: 0,5 l/h, p-H20: 100 torr, die MgO Menge 50g (1,25 Mol im Rotavaporgefäß). Der theoretische C02-Bedarf für 1% Carbonatbildung : 0,01 Mol (= 0,44 g C02), oder entsprechend 0,33 Liter C02 bei 1 atm. Entsprechend der theoretischen Begasungsdauer bei einem Volumenfluss von 0,5 I und 17%Vol-Anteil an C02 wurde nach einer 3-stündigen Begasungsdauer eine Gewichtszunahme von 0,6 g (= 1,2Gew%) gemessen, durch Bestimmung des Glühverlustes (GV, bei 1000°C), was sehr gut einer in etwa 1Gew% Carbonatbildung entspricht.

[0035] Die Begasungsversuche wurden variiert, um den jeweils relativen Einfluss von C02 und dem H20-Dampf auf die Aushärtung der MgO Pellets zu ermitteln. Damit auch nach der Begasung von dem Gemisch C02+ H20, aber auch nur mit den reinen Gasen alleine. Der Effekt der Begasung wurde anhand von Attritionstests gemessen. Dazu wurden die MgO-Pellets nach der jeweiligen Begasung und in Relation zu den unbegasten (grünen) Pellets auf einem Rüttelsieb (Siebpfanne mit 25 cm Durchmesser) bei verschiedenen Rüttelgeschwindigkeiten und darauf gemeinsam mit den Peletts beigefügten Stahlkugeln von 1cm Durchmesser der Abrieb nach einer definierten Attritionsdauer jeweils gemessen. Die Ergebnisse wurden miteinander in Relation gesetzt. Es wurden bei 350 und bei 600 longitudinalen Schwingungen/min des Siebes, welches mittels Deckel (Vermeidung des Einflusses von Atmosphärilien) verschlossen wurde, und das Rückgut sowie der zerbrochene Anteil jeweils gemessen, gemäß der Auswertung [0036] [Gl. 7] %-Attrition = (Rückgut/Einwaage) x 100 [0037] Somit konnte ermittelt werden (Tabelle 1): [0038] Tabelle 1

Material long. Schwingungen/min Dauer (min) Abrieb(%) 350 600 1 5 grüne Pellets x x begast (1,2%-Carbonathaut) x begast (1,3%-Carbonathaut) x begast (1,9%-Carbonathaut) x begast (nur mit H20-Dampf,enspr. 2,9% Feuchte) x x nur C02-Gas (0,8Gew% C02 Aufnahme) x x x x 7,8 49.5 93.5 x x 26,0 x 2,5 x 6,2 x 38,2 x 13,0 x 57,0 4/8 österreichisches Patentamt AT 13 269 Ul 2013-09-15 [0039] Woraus folgt: [0040] Durch den gemeinsamen Einfluss von C02 und H20 lässt sich eine optimale Verfestigung frischer („grüner") MgO-Pellets erreichen. Diese Verfestigung erfolgt an der Außenhaut des Pellets infolge Carbonatbildung (Nesquehonitbildung) und auch basischer Carbonatbildung.

[0041] Wasserdampf und C02 jeweils alleine vermögen nicht eine so große Verfestigung der Pellets zu erreichen, wobei der Einfluss der Feuchte (H20-Gas alleine) aber einen ca. 50% verbesserten Verfestigungseffekt gegenüber reinem C02 Gas bewirkt, was auch bereits in den oben genannten früheren Patentschriften ausführlich dargestellt worden ist.

[0042] Da bekanntlich der H20-Einfluss beim Sinter unerwünscht ist, kann die H20-Verfesti-gungsmethode insoferne nicht als empfehlenswert dargestellt werden (d.h. befeuchtete MgO-Pellets, die sich gut verpressen lassen), weil dies während des Sinterprozesses zum Aufplatzen oder Zerplatzen der Presslinge führt, bzw. gegebenenfalls zu Porositäten im Sinterbrand.

[0043] In der Kombination C02- und H20-Gemisch kann eine optimale Verfestigung der Pellets beobachtet werden, wobei das Gasgemisch in etwa einer optimalen Zusammensetzung von 0,01 mol C02 und 100 torr Wasserdampfpartialdruck (d.s. 13 % rel.Feuchte) entspricht.

[0044] Durch die Begasung mit einem derartigen Gasgemisch kann eine rund 10-fache Festigkeitssteigerung erreicht werden, wie aus obiger Tabelle ersichtlich. AUSFÜHRUNGS- BEISPIEL 2: [0045] Der Begasungseffekt und die damit verbundene Härtung wurde auch anhand eines stäbchenförmigen MgO-Presslings verfolgt, indem dieser nach der oben dargestellten Begasung mit einem 17 Vol% C02-Gas und mit einem H20 Dampf von 100 torr Partialdruck auf die dadurch erzielbare Biegezugfestigkeit vor und nach der Begasung untersucht worden ist.

[0046] Diese Art der Untersuchung ist üblich in der Keramik, der Feuerfestindustrie und der Baustoffindustrie und sie wurde dabei in Analogie an MgO-Presslingen durchgeführt: [0047] Stäbchen nach Verpressung von sprühgeröstetem MgO-Pulver von d-50 = 25 pm auf einer Walzenpresse bei 8 t/cm lin.Druck und den geometrischen Maßen von 12,5 cm Länge und 3,2 cm2 Querschnittsfläche wurden nach Begasung mit obig dargestelltem Gasgemisch während einer Dauer von 5 Stunden auf einer Biegezugmaschine (Baustoffprüfgerät der Tonindustrie GmbH, Berlin) bei einer Aufgabegeschwindigkeit von 12 N/cm (N=Newton) und bei 1 N/sec gemessen. Die Bruchprüfung wurde auf 3 Kraftauflagen durchgeführt (3-Punktmethode) und die Biegezugspannung beim Bruch gemäß der Formel berechnet:

3. K. L 6b =............. L: Länge, B.: Breite, d : Dicke 2. b. d2 [0048] Die Ergebnisse sind dargestellt in Tabelle 2: [0049] Tabelle 2:_

Prüfstäbchen unbegast („grün") begast oBZugspannung(Bruchspannung) 12,5x1,79 x 0,9 N/mm2 (K=150N) x 1,6 N/mm2(K=271 N) [0050] Damit konnte am vollen großdimensionalen Stäbchen nachgewiesen werden, dass der durch Begasung erfolgte Oberflächenhärtungseffekt zu einer Erhöhung der maximalen Biegezugspannung des an und für sich weichen MgO-Presslings quer über die Querschnittsfläche ermittelt nunmehr rund auf das Doppelte angestiegen ist. Damit zeigt sich auch die Qualität der Härtung auf den gesamten Volums- Anteil des Presslings.

[0051] Ferner konnte mittels Untersuchungen am Rasterelektronenmikroskop der Aufbau von Carbonatschichten nachgewiesen werden, welche sich nach dem Glühen wieder abscheiden ließen. 5/8 österreichisches Patentamt AT13 269U1 2013-09-15 AUSFÜHRUNGS-BEISPIEL 3: [0052] Durch thermogravimetrische Analyse derart begaster Pellets sollte der Sinterverlust im Temperaturbereich bis 1600 °C untersucht werden, um festzustellen, ob der Begasungsvorgang reversibel wäre: [0053] Proben der begasten Stäbchen, die zwischen 1,3 und 2,0 Gew% an Carbonatbildung an der Oberfläche aufgewiesen hatten, wurden auf einer Cahn-Waage bei gleichmäßiger Aufheizung thermogravimetrisch untersucht: [0054] Tabelle 3: TG-Analysen begaster und unbegaster Proben

Gewichtsverlust (Δ G) A. Nullprobe......ursprünglicher („grüner") Pellet B. Begaster Pellet (100 torr H20, 0,0125 mol C02, 3 h) (TGA - Gewichtsverlust bei 1150 °C, 1 h) 1,1 Gew % C. Begaster Pellet (300 torr H20, 0,0125 mol C02, 5h) 1,9 Gew. % D. Begaster Pellet (400 torr H20, kein C02, 5h) 2,9 Gew.% [0055] Somit kann zusammengefasst werden, dass die durch Begasung in der C02/H20 Atmosphäre hervorgerufene Oberflächenhärtung von MgO-Briketts sich reversibel im Temperaturbereich von größer 1100°C, aber von max. 1500°C, entfernen lässt, durch Zerstörung der gebildeten Carbonatschichten. Rein physikalisch adsorbiertes Wasser geht schon bei ca. 500 Ό völlig weg.

[0056] Als KRG (Kornraumgewicht) solcher begaster Briketts wurde nach der Labor-Sinterung ein Wert von 3,41 g/ccm bei einer Sintertemperatur bei 1800 °C gemessen und von etwa 3,50 g/ccm hingegen bei einer Sintertemperatur von 2000 O, was dem theoretischen Sintergewicht entspricht.

[0057] Die hier beschriebenen Versuche im Labormaßstab konnten auch beim Brennen industriell auf Walzenpressen hergestellter Briketts und in industriellen Schachtöfen nachvollzogen werden, womit sich auch in technischer Hinsicht der Erfindungsgedanke nachvollziehen ließ.

[0058] Somit lässt sich aus den hier beschriebenen Versuchen zusammenfassen, dass durch die Wahl eines geeigneten Gasgemisches, bestehend aus Kohlendioxid und Wasserdampf, zur Begasung frisch verpresster Magnesiumoxid Presslinge (Briketts) deren Haltbarkeit bis zum und während des Sinterbrands sich entscheidend verlängern lässt, bedingt durch die Ausbildung basischer Carbonatschichten an der Oberfläche der MgO Briketts, welche sich im nachfolgenden Brand wieder reversibel entfernen lassen, ohne nachweisbaren Qualitätsverlustes auf den fertigen Magnesiastein.

[0059] In Figur 1 wird eine schematische Anordnung einer Sprühröstanlage für die Herstellung von Sprühröst-Magnesiumoxid-Pulver dargestellt, mit folgenden in der Zeichnung dargestellten Details: 1) HCI-Lösetank für das magnesiahältige Ausgangsmaterial, 2) Bandfilter, 3) Voreindicker (Preconcentrator) der Lösung über heiße Abgase aus dem Sprühröstreaktor, 4) Sprühröstreaktor, 5) Zyklon von Feinstaubanteilen, 6) Absorberkolonne zur Salzsäure-Rückgewinnung, 7) Abgasventilator, 8) Magnesiumoxid-Pulveraustrag über Zellradschleuse, 9) Walzenpresse zur Brikettierung von Sprühröstmagnesiumoxid, 10) Begasevorrichtung auf Förderband, 11) Abgas aus dem Kamin der Sprühröstanlage mit dem Reaktivgas für die Oberflächenbehandlung der Magnesiumoxidbriketts, 12) Sinter-Etagenofen, 13) fertiger Brand (Magnesiabriketts). 6/8

Claims (3)

1. österreichisches Patentamt AT13 269U1 2013-09-15 Ansprüche 1. Verfahren der Festigkeitssteigerung von Magnesiumoxidpulver (MgO) welches nach dem Sprühröstprinzip hergestellt worden ist und auf Walzenpressen zu Pellets verpresst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Pellets durch nachträgliche Begasung mit einem Gasgemisch aus Kohlendioxidgas (C02) und Wasserdampf (H20-Dampf) in variabler Zusammensetzung von 10-20 Vol% C02 und 15-20 Vol% H20-Dampf begast werden, wobei sich harte Carbonatschichten von basischen Magnesiumcarbonaten ausbilden, welche eine bedeutende Erhöhung der Abriebfestigkeit und der Biegezugspannung der Pellets bewirken.
2. 2. Verfahren nach Anspruch (1) dadurch gekennzeichnet, dass sich die gebildeten Carbonatschichten im Sinterbrand wieder vollständig entfernen lassen, ohne negativen Einfluss auf die endgültig zu erreichende Sinterdichte der Magnesia.
3. 3. Verfahren nach Anspruch (1) oder (2) dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktivgasgemisch zur Oberflächenhärtung der MgO-Pellets in vorteilhafter Weise direkt aus den Verbrennungsabgasen der Sinteröfen oder der Sprühröstanlage entnommen wird. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 7/8