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Verfahren zur Erzeugung von kaustischer Magnesia oder kaustische Magnesia enthaltenden Produkten
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stoffen zu kaustischer Magnesia bzw. zu kaustische Magnesia enthaltenden Produkten wird im allgemeinen durch Brennen des Rohgutes, wie von Magnesit, dolomitischem Magnesit oder Dolomit in Schachtöfen, Ringöfen oder Drehrohröfen (Rotieröfen) durchgeführt. Die zur Entsäuerung des Magnesiumkarbonates durch Abspaltung von Kohlensäure erforderlichewärme- zufuhr wird in diesen Öfen durch direkte oder indirekte Beheizung bzw. durch unmittelbare Flammeneinwirkung bewirkt.
Es ist bekannt, dass es selbst bei sorgfältiger Führung des Brandes in dieser Weise nicht gelingt, die Brenntemperatur gleichmässig knapp oberhalb der Zersetzungstemperatur innerhalb des engen Temperaturgebietes zu halten, in welchem die Entsäuerung des Magnesiumkarbonates vor sich geht, ohne noch die Aktivität des gebildeten Ma- gnesiumoxydes zu beeinträchtigen ; vielmehr findet die Zersetzungsreaktion im technischen Betrieb bei örtlichen Temperaturen zwischen 800 und 1200 Q statt, wobei ein Gemisch von überbrannter
Magnesia verminderter Aktivität, aktiver Magnesia und, soweit die Zeisetzungstemperatur örtlich nicht erreicht wird, unzersetztem'Magnesium- karbonat erhalten wird, ein Gemisch, dessen Aktivität lediglich den Mittelwert der Eigen- schaften der drei Bestandteile darstellt.
Es ist ferner ein Verfahren zum Kaustischbrennen von fein verteiltem Kalziumkarbonat beschrieben worden, nach welchem fein verteiltes Kalzium- karbonat zu Granulen verformt wird, die in
Form einer luftdurchlässigen, mit grobstückigem
Kalkstein bedeckten Schicht der Einwirkung erhitzter Gase von etwa 1100 bis 1200 unter- worfen werden, wobei die heissen Gase durch die Beschickung hindurchgesaugt werden. Dieses
Verfahren soll auch zum Brennen anderer Erd- alkalikarbonat Anwendung finden können. Das beschriebene Verfahren benötigt einen sehr hohen
Wärmeaufwand, da die Granulen umsoweniger gasdurchlässig sind, je höher die Temperatur ist.
Aus dem gleichen Grunde fällt der Brand auch ungleichmässig aus, da im Kern der Granulen die Zerst : < . zuug3temperatur des Karbonates unter diesen Bedingungen erst erreicht wird, wenn die Aussenschichten der Granulen bereits überbrannt sind.
Zur Herstellung von feuerfesten Materialien aus Magnesit oder Dolomit ist ein Verfahren beschrieben worden, das darin besteht, das fein verteilte Ausgangsgut mit einem hydraulischen, ein Oxychlorid einer Erdalkaliverbindung enthaltenden Zement zu harten Kuchen zu binden, die halten und dichten Kuchen zu brechen und, mit Brennstoff versetzt, nach dem Verblaseverfahren zu einem Klinker zu sintern. Dabei kann der Brennstoff auch in die Zementmasse in feiner Verteilung eingebunden werden.
Das Verblaseverfahren, auch Dwight-Lloyd-Verfahren genannt, besteht darin, dass ein Gemisch der
Mineralien mit Brennstoff auf einen Rost locker aufgegeben wird, worauf der Verbrennungs- vorgang durch Zündung des Brennstoffes auf der oberen Oberfläche der Beschickung ein- geleitet und durch Hindurchsaugen und oder
Hindurchdrücken von die Verbrennung unter- stützenden Gasen, vorzugsweise Luft, fortgesetzt wird ; die hiebei in Richtung des Gasstromes zonenweise rasch fortschreitende Verbrennung wird derart geführt, dass ein Durchsintern bzw.
Schmelzen des Sintergutes eintritt (vgl. den Artikel"Saugzug-Brennen"in dem Werke"Der Chemie-Ingenieur"von Eucken und Jakob,
Band III, fünfter Teil, S. 300 ff., Leipzig,
Akademische VerlagsgesellschaFt m. b. H., 1Q40).
Den Gegenstand der Erfindung bildet nun ein
Verfahren zur Erzeugung von kaustischer Ma- gnesia oder von kaustische Magnesia enthaltenden
Produkten, welches es gestattet, die Zersetzung
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der Fall war, zu gestalten und dadurch Produkte von erhöhtem Wert zu gewinnen.
Die Erfindung besteht im Wesen darin, dass Magnesiumkarbonat enthaltendes Ausgangs-
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karbonat und Kalziumkarbonat, wie sie in der Industrie anfallen, in fein verteiltem Zustand in Mischung mit fein vermahlenem Brennstoff zu lockeren, porösen Formlingen, vorzugsweise zu
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Granalien, verformt werden und dass die ? Formlinge, welche den Brennstoff im Gut gleichmässig fein verteilt enthalten, einem Verblaseprozess über der Zersetzungstemperatur des Magnesiumkarbonates, aber unterhalb der Temperatur, bei welcher ein Totbrennen des Magnesiumoxydes stattfindet, unterworfen werden.
Soweit es sich um Rohstoffe handelt, welche neben Magnesiumkarbonat noch Kalziumkarbonat enthalten, wird die Brenntemperatur zumeist derart eingestellt, dass das Kalziumkarbonat im wesentlichen unzersetzt bleibt, also keine grösseren Mengen freien Kalkes gebildet werden.
Durch Regelung des Feinheitsgrades des aufgegebenen Gutes, der Menge des den Formlingen einverleibten Brennstoffes sowie der Geschwindigkeit des Gas-bzw. Luftdurchtrittes durch die Beschickung hat man es in der Hand, die effektive Zersetzungstemperatur des Magnesiumkarbonates und die Dauer der Einwirkung der Temperatur innerhalb eines sehr engen Bereiches einzustellen, so dass man ein hochaktives Magnesiumoxyd gewinnen kann, das nicht im Zuge des Brennprozesses gealtert oder bereits überbrannt ist.
Der Zusatz an Brennstoff kann sich beispielsweise beim kaustischen Brennen von Magnesit zwischen 6%-12% Kohle bewegen. Beim Brennen von Dolomit soll der Zusatz an Brennstoff geringer sein und kann etwa 4%-8% Kohle betragen, wobei die niedrigeren Mengen bei Verwendung von Steinkohle, die höheren Mengen bei Verwendung von Braunkohle in Betracht kommen.
Bei der Durchführung des Verblaseverfahrp. ns gemäss der Erfindung wird das karbonatische
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fein gemahlen und mit dem ebenfalls feingemahlenen Rohgut gemischt oder es werden Rohgut und Kohle gemeinsam vermahlen. Zweck- mässig wird die Zerkleinerung mindestens bis zu Zementfeinheit getrieben, so dass auf einem Sieb von 4900 Maschen pro Quadratzentimeter (lichte Maschenweite 0-088 mm) weniger als 10% Rückstand verbleiben. Diese Mischung wird unter Zusatz eines Bindemittels, welches die Porosität der Formlinge nicht beeinträchtig, vorzugsweise
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von 5 bis 10 mm Durchmesser, verarbeitet.
Ein
Bindemittel, das zu dichten versteinten Form- lingen führt, darf für die Herstellung dieser
Formlinge nicht angewendet werden, da es die i Gasdurchlässigkeit der Formlinge, die für die
Gleichmässigkeit des Brandes von Wichtigkeit ist, aufheben würde.
Beim Arbeiten gemäss der Erfindung ist die
Verteilung des Brennstoffes in der Beschickung sehr gleichmässig, was sich dahin auswirkt, dass die Temperatur, auf welche das Gut im Verblase- prozess erhitzt wird, auch örtlich auf einer gleich- mässigen Höhe gehalten wird. Das ist für das kaustische Brennen zur Gewinnung von Magnesia oder magnesiahaltigen Produkten, bei welchen es auf eine genaue Einstellung der Zersetzungstemperatur des Magnesiumkarbonates ankommt, von grosser Bedeutung.
Eine Granulierung des Einsatzgutes im Rahmen des Verfahrens nach der Erfindung, die beispielsweise unter Verwendung einer umlaufenden Trommel zu etwa kugeligen Körpern gleichmässiger Zusammensetzung führt, ergibt ferner, da der Brennstoff in den Formlingen gleichmässig verteilt ist, eine sehr hohe Gleichmässigkeit der gesamten Beschickung und damit auch ihrer Gasdurchlässigkeit, was sich ebenfalls vorteilhaft auf die Beschaffenheit der Brennprodukte auswirkt.
Das Verfahren gemäss der Erfindung hat, abgesehen von der Gewinnung von kaustischer Magnesia, einen ganz besonderen Wert für die Gewinnung von halbgar gebranntem Dolomit, der für die meisten Verwendungszwecke praktisch keinen freien Kalk enthalten soll. Im wesentlichen zeigt halbgar gebrannter Dolomit ähnliche abbindende Eigenschaften wie kaustische Magnesia. In manchen Fällen wird das Abbinden des halbgar gebrannten Dolomits durch den Gehalt an feinverteiltem Kalziumkarbonat sogar in günstigem Sinne beeinflusst. Der grosstechnischen Verwendung von halbgar gebranntem Dolomit steht aber die Schwierigkeit der Gewinnung eines einwandfreien Produktes entgegen, da nur in einem sehr schmalen Brennintcrvall ein geeignetes, an Stelle von aktivem Magnesiumoxyd verwendbares Erzeugnis gewonnen wird.
Ist die Brenntemperatur auch nur örtlich zu hoch, so entsteht freies Kalziumoxyd, das bei der
Verwendung des Produktes an Stelle von kaustischer Magnesia in manchen Fällen schädlich
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Magnesiumkarbonat, die im Dolomit enthalten sind, so wenig Magnesiumoxyd gebildet, dass ein gut abbindendes und erhärtendes Erzeugnis nicht erhalten wird. Das vorliegende Verfahren ermöglicht nun in einfacher und sicherer Weise die Gewinnung eines hochaktiven halbgar gebrannten Dolomits, indem die Temperatur während des Verblaseprozesses durch die angegebenen Faktoren leicht derart geregelt werden kann, dass das Magnesiumkarbonat entsäuert wird, das Kalziumkarbonat aber, das er-t bei höheren Temperaturen als Magnesiumkarbonat die Kohlensäure abgibt, im wesentlichen unzersetzt bleibt.
Man kann den Verblaseprozess bei Verarbeitung von Dolomit gemäss einer Ausführungsform der Erfindung auch derart leiten, dass ein Anteil des im Dolomit vorhandenen Magnesiumkarbonates unzersetzt bleibt. Wie nämlich fest- gestellt wurde, liefert das Verblaseverfahren so hoch aktives Magnesiumoxyd, dass ein Anteil an nicht zersetztem Magnesiumkarbonat die Fähig- keit der erhaltenen Produkte mit Salzlösungen, wie Lösungen von Magnesiumchlorid oder von Magnesiumsulfat, unter Versteinerung erhärtende Produkte zu liefern, nicht beeinträchtigt.
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Ausführungsbeispiele :
1. Rohmagnesit wird gemeinsam mit 61% Braunkohle zementfein gemahlen und unter Zusatz von etwa 4% Wasser in einer rotierenden Trommel granuliert. Der Anteil der Granalien der Korngrösse 510 mm wird auf einem diskontinuierlich arbeitenden Verblaseapparat ge- gebrannt, wobei die Schichthöhe etwa 400mm und die Luftdurchgangsgeschwindigkeit, auf den Querschnitt des leeren Bettes bezogen, zwischen 0. 7 und 1-3m/sec betragen kann. Das Durchbrennen ist in etwa 20 Minuten beendet, worauf zur Kühlung weiter Luft durch die Beschickung hindurchgeführt wird. Das ausgebrachte Gut wird gemahlen und ergibt ein Produkt von hoher Aktivität.
Die Endfestigkeit bei der Abbindeprüfung betrug 42 kg/cm2 ; das aus dem gleichen Rohprodukt im Drehofen bei der im Verblaseapparat festgestellten Temperatur von
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setzung von
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<tb>
<tb> Silikate <SEP> 0-70%
<tb> Fie203 <SEP> 1-11%
<tb> AOs................... <SEP> 0-78%
<tb> CaO.................... <SEP> 30-60%
<tb> MgO.................... <SEP> 20-29%
<tb> CO2.................... <SEP> 46-40%
<tb>
werden auf Zementfeinheit gemahlen, so dass auf einem Sieb von 4900 Maschen/cM (lichte
Weite 0, 088 mm) weniger als 10% Rückstand verbleiben. Der gemahlene Dolomit wird mit 4-6% einer lufttrockenen Kohle gemischt, deren Mahlfeinheit mindestens der des Dolomits gleich ist.
Bei Verwendung von Steinkohle werden innerhalb dieser Grenzen die niedrigeren Mengen, bei der Verwendung von Braunkohle die höheren
Mengen angewendet. Der gemahlene Dolomit und die Kohle werden in den angegebenen
Mengenverhältnissen gemischt und in einer
Mischtrommel unter dauerndem Drehen mit einer Wassermenge von zirka 4%, auf die ganze
Mischung bezogen, beregnet. Nach einigen
Minuten ist eine vollständige Granulierung erreicht. Die Granalien unter 2 mm werden abgesiebt und bei einer folgenden Mischung wieder zugesetzt.
Die den Brennstoff in feiner gleichmässiger Verteilung enthaltenden grösseren Granalien werden nach Entzündung der obersten
Schichte unter Durchpressen von Luft von der
Aussentemperatur durch eine Schichte bis zu etwa 400 mm Höhe etwa 20 Minuten gebrannt, wobei die Durchgangsgeschwindigkeit der Luft, 'im leeren Apparat gemessen, etwa 1 mlsec, bezogen auf den freien Querschnitt, betragen kann. Die
Höchsttemperatur, die von der Geschwindigkeit des Luftdurchganges abhängig ist, beträgt bei dieser Durchgangsgeschwindigkeit des Gases ) etwa 800 C. Sie kann bei grösserer Geschwindigkeit des Luftdurchtrittes bis 1000 C gesteigert werden, ohnc dass ein Überbrennen stattfindet, @sterreichi@che da die Zeit der Hitze nur kurz ist.
Bei langsamerer Luftgeschwindigkeit kann die Temperatur auch bis etwa 600 C herabgesetzt werden. Nach der i Beendigung des Brandes wird die Beschickung durch weiteres Hindurchführen der Luft innerhalb von 30 bis 40 Minuten auf etwa 150 C gekühlt und dann ausgetragen. Das Brennen der Granalien nach dem Verblaseverfahren kann auch kontinuierlich auf Greenawalt-oder DwightLloyd-Apparaten erfolgen.
Der im Drehrohrofen halbgar gebrannte Dolomit (Glühverlust zwischen 28% und 34%), der kalkfrei war, hatte eine Abbindezeit von über eine Stunde und eine Endfestigkeit bei der üblichen Abbindeprüfung mit MgS04-Lösung von 37 /c. Der gleiche Dolomit, wie oben beschrieben, gebrannt, ergab eine Abbindezeit von nur 30 Minuten und eine Endfestigkeit vom 18 kgfcm2.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Erzeugung von kaustischer Magnesia oder kaustische Magnesia enthaltenden Produkten, wie z. B. halbgar gebrannntem Dolomit, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsgut fein zerkleinert, mit fein gemahlenem
Brennstoff innig vermischt, zu lockeren porösen
Formlingen, vorzugsweise zu Granalien verformt, einem Verblaseprozess bei einer Temperatur über der Zersetzungstemperatur des Magnesium- karbonates, jedoch unterhalb der Temperatur, bei welcher ein Totbrennen der kaustischen
Magnesia stattfindet, unterworfen wird.