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Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus feinkörnigen Stoffen, insbesondere Feineren, Feinkohlen sowie Schlacke oder/und sonstigen feinkörnigen Stoffen, die zur
Steinherstellung dienen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her- stellung von Formkörpern aus feinkörnigen Stof- fen, insbesondere Feinerzen, Feinkohlen sowie
Schlacke oder/und sonstigen feinkörnigen Stof- fen, die zur Steinherstellung dienen, indem das
Material mit Wasserglas behandelt und in die gewünschte Form gebracht wird, worauf die Formkörper mit Säuren behandelt und allenfalls noch einer Wärmebehandlung unterworfen werden.
Es ist an sich schon vorgeschlagen worden, als Bindemittel bei der Brikettierung mulmiger Erze Wasserglas zu verwenden, das, wie bei anderen vorbekannten Verfahren beispielsweise Pech, die einzelnen Bestandteile der durch Pressen hergestellten Formkörper zusammenhält. Um eine Bindung jedoch überhaupt zu erreichen, müssen die hergestellten Formkörper einer längeren Härtung bei hohen Temperaturen unterworfen werden, ohne dass es jedoch möglich ist, eine ausreichende Festigkeit derselben zu erzielen. Es ist ferner bekannt, eine Kunstschiefermasse aus einem Gemisch von Schiefermehl und Natriumwasserglas dadurch herzustellen, dass dem Gemisch verdünnte Schwefelsäure zugesetzt wird. Das Gemisch erhärtet aber nach dem Zusatz von Schwefelsäure erst nach einigen Stunden oder Tagen, ist also nicht sofort transportfähig, was einen erheblichen Nachteil darstellt.
Die nach dem Verfahren gemäss der Erfindung hergestellten Formkörper erhärten jedoch unmittelbar nach der Behandlung mit den ange- gebenen organischen Stoffen und sind dann sofort transportfähig.
Für das erfindungsgemässe Verfahren sind alle Ausgangsstoffe, die für die Brikettierung in Frage kommen, geeignet, insbesondere Feinerze,
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Erze anderseits, Feinkohlen wie Kohlengruss, Kohlenstaub oder Kohlenschlamm, Hüttenstäube, z. B. Gichtstaub u. dgl.
Zur Herstellung von Formkörpern aus diesen Stoffen werden gemäss der Erfindung als Säure schwache, eine oder mehrere Karboxylgruppen enthaltende Säuren verwendet und dadurch nicht nur eine Vereinfachung des Verfahrens sondern auch eine rasche Bildung eines festen Skelett- gerüstes der Formkörper erzielt.
Bei der Behandlung der zu brikettierenden
Stoffe mit Natron- oder Kaliwasserglas ist es wichtig, bestimmte Konzentrationen zu verwenden, die sich einerseits nach der Natur der zu brikettierenden Stoffe, anderseits nach der Konzentration der Lösungen richten. Soll beispielsweise schwedisches Eisenerz mit einer Korngrösse bis 3mm verarbeitet werden, so werden 1 bis 1, 5"/o der handelsüblichen Wasserglaslösung von 35 bis 370 Beaumé angewandt. Bei Kohlenstäuben mit einer Korngrösse bis 1 mm sind 2 bis 2, 5% Wasserglaslösung der gleichen Konzentration erforderlich.
Im allgemeinen liegt die Menge der zu verwendenden Wasserglaslösungen von 35 bis 370 Beaumé zwischen 0, 5 und 50/0. Wird eine Wasserglaslösung anderer Konzentration angewandt, so müssen die Mengen dieser Konzentration angepasst werden.
Die so behandelten zu brikettierenden Stoffe werden nunmehr in üblicher Weise in geeigneten Pressen geformt. Das Formen erfolgt im allgemeinen bei gewöhnlicher Temperatur und nicht zu hohen Drucken. Drucke zwischen 12 und 28 atm haben sich als geeignet erwiesen.
Bei hohen Drucken besteht die Gefahr eines teilweisen Abpressens des Wasserglases.
Die Formlinge werden der Hydrolyse durch Zusatz von schwachen Säuren unterworfen. Als solche kommen in erster Linie organische einoder mehrbasische Säuren, z. B. Ameisen-, Essig-, Wein-, Oxal-, Benzoe-, Salicyl- oder Phtalsäure in Frage. Essigsäure hat sich besonders bewährt. Zur Behandlung der Formlinge mit Säure werden sie beispielsweise mit einer Lösung geeigneter Konzentration besprüht. Hiebei kann man technische unreine Säuren verwenden. Das Besprühen erfolgt vorzugsweise derart, dass die Formlinge 0, 01 bis 0, 03 der genannten Säuren aufnehmen. Man kann aber auch die Formlinge in der Säure tränken, wobei die Tränkdauer so eingestellt wird, dass die angegebene Säuremenge aufgenommen wird.
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Bei der Hydrolyse werden Briketts erzielt, die eine hohe Porosität aufweisen, die beispielsweise zwischen 30 und 50 Vol. -oxo liegt.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist wesentlich billiger als die bisher bekannten. Es ermöglicht, Briketts bei verhältnismässig geringem Druck zu erhalten. Die zu brikettierenden Ausgangsstoffe brauchen nicht trocken zu sein. Sie können bei nicht zu hohem Wassergehalt von z. B. 20 bis 300/0 unmittelbar verarbeitet werden.
Soweit nach dem erfindungsgemässen Verfahren Erze, beispielsweise Eisenerze, brikettiert werden, wurde der weitere Vorteil festgestellt, dass die Briketts in einer Form anfallen, die sich sehr reduktionsfördernd bei der Verhüttung auswirkt.
Es hat sich ferner gezeigt, dass nach dem erfindungsgemäss vorgeschlagenen Verfahren aus vorwiegend feinkörnigen Stoffen Bausteine mit grosser Festigkeit hergestellt werden können. Als Ausgangsstoff zur Steinherstellung eignen sich alle zur Herstellung von Bausteinen bekannten Stoffe wie Bims, Ziegelsplitt, Schlacke od. dgl.
Besonders günstige Ergebnisse hat man bei Verwendung von Kesselschlacken erzielt, die bei Feuerungen anfallen, bei denen ballastreiche Kohle oder Kohlenschlamm unter hohem Druck in den Verbrennungsraum gebracht wird.
Erfindungsgemäss werden die Ausgangsstoffe, denen Ballastwasser nicht unbedingt entzogen zu werden braucht, wie bereits ausgeführt, mit Wasserglas gemischt, u. zw. in einer solchen Menge, dass sie nach dem Vermischen noch rieselfähig bleiben. Sodann werden sie der Formgebung, zweckmässig in einer Presse, beispielsweise Drehtischpresse, bei einem Pressdruck von vorzugsweise mehr als 500 kg/cm2 unterworfen.
Nach dem Formgebungsvorgang werden die erzeugten Formkörper der Einwirkung von schwachen Säuren, insbesondere Essigsäure, unterworfen, wodurch die Hydrolyse begünstigt und im Formkörper ein Skelettgerüst von Kieselsäureanhydrid erzeugt wird. Als besonders zweckmässig hat sich zu diesem Zweck die Verwendung von handelsüblicher techischer Essigsäure erwiesen, die im Verhältnis von etwa 1 : 8 bis 1 : 10 verdünnt sein kann. Nach der Säurebehandlung werden die Formkörper einem Trocknungsvorgang unterworfen, dessen Dauer sich nach den angewandten Trocknungstemperaturen richtet. Die Trocknung soll zweckmässig soweit durchgeführt werden, bis die Formkörper keinen Säuregeruch mehr aufweisen. Als Trocknungstemperaturen kommen Temperaturen zwischen dem Verdampfungspunkt und etwa 5000 C in Frage.
Bei der Trocknung ergibt sich keinerlei Formveränderung, vor allem weder eine Schwindung noch eine Aufbauchung der Formkörper.
Die Festigkeit der hergestellten Formkörper richtet sich nach dem Wasserglaszusatz. Dieser kann sich in verhältnismässig weiten Grenzen bewegen und beträgt vorzugsweise 4 bis 7% der Gesamtmenge.
Beispielsweise wurden aus Industrieschlacke, die bei der Feuerung eines Kraftwerkes anfällt, bei der Kohlenschlamm unter hohem Druck in den Verbrennungsraum gebracht wird, Bausteine in folgender Weise hergestellt.
Die gemahlene Schlacke wurde mit 7 Gew.- /o Wasserglas gemischt und nach dem Vermischen in rieselfähigem Zustand einer Drehtischpresse zugeführt. Mit dieser Presse wurden mit einem Pressdruck von etwa 600 kg/cm2 Formkörper hergestellt, die unmittelbar nach dem Verlassen der Presse durch eine Sprühdüse mit handels- üblicher technischer Essigsäure in einer Verdünnung von 1 : 10 besprüht wurden. Darauf wurden die Formkörper in einen Trockenofen geführt und kurze Zeit bei einer Temperatur. von 500 C getrocknet. Die auf diese Weise erhaltenen Bausteine, deren Abmessungen denen nach DIN 398 entsprachen, wiesen eine Druckfestigkeit entsprechend den in dem genannten Normblatt angegebenen Werten auf. Auch bei geringeren Zusätzen von Wasserglas ergab sich noch eine ausreichende Festigkeit.
Von besonderer Bedeutung hat sich bei der Herstellung von Bausteinen nach dpm erfindungsgemäss zu diesem Zweck vorgeschlagenen Verfahren die Einhaltung bestimmter Mischungsverhältnisse der Korngrössen des Ausgangsstoffes erwiesen. Vorteilhaft wird zu grobem Korn soviel Feinkorn gemischt, dass eine weitgehende Ausfüllung des Porenraumes durch das Feinkorn erfolgt.
Bei dem bereits genannten Ausführungsbeispiel hat es sich als ganz besonders zweckmässig erwiesen, 20 Gew.-"/o des Ausgangsstoffes in einer Körnung von mehr als 3 mm und 800/0 von einer Korngrösse weniger als 3 mm zu mischen.
Es hat sich ferner gezeigt, dass es möglich ist, nach dem erfindungsgemäss vorgeschlagenen Verfahren Klinker herzustellen. Zu diesem Zweck werden gemäss einem weiteren Schritt der Erfindung die Formkörper nach der Formgebung und der Säurebehandlung einem Brennvorgang unterworfen. So wurden aus den nach dem vorgenannten Ausführungsbeispiel des Verfahrens hergestellten Bausteinen durch etwa zweistündiges Brennen derselben bei Temperaturen von etwa 9000 C Klinkersteine hergestellt, die den Anforderungen nach DIN 105 genügen. Insbesondere eignet sich dieses Verfahren zur Herstellung von Wand- und Gehsteigplatten sowie Verschleissplatten für Rutschen u. dgl. oder Formsteinen für die Auskleidung von Rohren.
Beim Brennen der Formkörper verändern diese je nach dem verwendeten Ausgangsstoff ihre Farbe ; bei-
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roter Farbe, was ihnen ein ansprechendes Aussehen verleiht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus feinkörnigen Stoffen, insbesondere Feineren, Feinkohlen sowie Schlacke oder/und sonstigen feinkörnigen Stoffen, die zur Steinherstellung dienen, indem das Material mit Wasserglas behandelt und in die gewünschte Form gebracht wird, worauf die Formkörper mit Säuren behandelt und allenfalls noch einer Wärmebehandlung unterworfen werden, dadurch gekennzeichnet, dass als Säure schwache, eine oder mehrere Karboxylgruppen enthaltende Säuren verwendet werden.