AT247215B

AT247215B - Verfahren zur Herstellung feinkristalliner, homogener Formkörper aus Rohkupferschlacke

Info

Publication number: AT247215B
Application number: AT977561A
Authority: AT
Inventors: Fred Gustav Dipl Ing Wihsmann; Wilhelm Dipl Chem Dr Hinz
Original assignee: Akad Wissenschaften Ddr
Priority date: 1961-03-18
Filing date: 1961-12-23
Publication date: 1966-05-25

Description

Verfahren zur Herstellung feinkristalliner, homogener
Formkörper aus Rohkupferschlacke
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung homogener feinkristallinier Formkörper aus Rohkupferschlacke, die insbesondere als Verschleisselemente und als Gegenstände hoher elektrischer Isolationsfähigkeit Verwendung finden.

Es ist bekannt, Rohkupferschlacke nach einem Abkühlungsverfahren zu Verschleisselementen zu verarbeiten, die dem Basalt ähnliche Verschleisseigenschaften aufweisen.

Es ist weiterhin bekannt, ein Gemisch verschiedener Gesteine aufzuschmelzen und sie unter Zusatz von Sulfat oder Sulfid weiterzuverarbeiten.

Es sind auch Verfahren bekanntgeworden, wonach basische Hochofenschlacke, Kupolofenschlacke und Basaltschtnelzen zu Kunststeinen und teilweise auch (Basaltgesteinschmelzen) zu Isolationsgegenständen in der Weise verarbeitet werden, dass diese Schmelzen ohne Zusätze bei Temperaturen von 900 bis 10000C zum Zwecke der Kristallisation gehalten werden. Dabei sind jedoch Rekristallisationsöfen sowie extrem
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Zur Verarbeitung von Hochofenschlacke ist ein Verfahren zur Herstellung von Pflastersteinen bekannt, bei dem die Hochofenschlacke in Metallformen gegossen wird, die sich auf Fördermitteln befinden. Die auf den Fördermitteln befindlichen gefüllten Formen gelangen langsam fortlaufend in einen mit feuerfestem Material ausgekleideten Kanal, der durch die Eigenwärme der gefüllten Formen aufgeheizt wird, und verweilen solange in dem Kanal, bis eine genügende Abkühlung erfolgt ist. Eine weitere Abkühlung erfolgt ausserhalb des Kanals. Bei dem Abkühlen im Verlauf des Verfahrens handelt es sich um ein verzögertes Abkühlen der Pflastersteine ; es wird also kein bestimmter Temperaturbereich eingehalten, wie es beim Tempern der Fall ist.

Das Vergiessen der Hochofenschlacke erfolgt ohne besondere Berücksichtigung der Giesstemperatur der Schlacke, der Giessatmosphäre und einer bestimmten Vorwärm temperatur der Metallform ganz einfach in die auf keine bestimmte Temperatur vorgewärmten, auf Fördermitteln befindlichen Metallformen.

Es sind ausserdem kristallisierte basische und saure Gläser bekanntgeworden, die jedoch eine mindere Härte (Mohs'sche Härtegrade 5 - 7) aufweisen. Femer wurden erschmolzene Gesteine in der Weise abgekühlt, indem nach anfänglichem Abkühlen wieder erhitzt, nochmals abgekühlt und erhitzt wird, so dass zwei getrennte Kristallphasen entstehen.

Als kristallisationsfördemde Zusätze sind bei Schlacken und aufgeschmolzenen Naturgesteinen folgende bekanntgeworden :
1. Bei Basalt : Reste der eigenen, nicht völlig aufgeschmolzenen Kristallphase,
2. Sedimentgesteine oder Tuffe,
3. Fluoride,

4. Sulfate und Sulfide,
5. Sodaschlacke.

Für Gläser bestimmter Zusammensetzung wurden teilweise auch Edelmetalle, Kupfer, Titanoxyd,
Zinnoxyd und Zirkonoxyd verwendet.

Die Eigenschaften der Kupferschlackenkörper, die aus Rohkupferschlacke nach einem Abkühlungs- verfahren hergestellt werden, wie auch die der aus Schmelzbasalt gefertigten, sind denen nach dem er- findungsgemässen Verfahren hergestellten, hinsichtlich der Verschleissfestigkeit weit unterlegen. Auch der
Zusatz von Sulfat oder Sulfid nach dem Aufschmelzen von Gemischen verschiedener Gesteine zu der
Schmelze entfällt beim erfindungsgemässen Verfahren. Darüber hinaus sind die erfindungsgemäss herge- stellten Formkörper auf Grund ihres Aufbaues den vorgenannten an Homogenität, mechanischer Festigkeit und Härte überlegen.

Gegenüber allen Verfahren weist das erfindungsgemässe noch den Vorzug auf, mit oder auch ohne Zu- sätze Formkörper aus einer übersauren Schlacke (Rohkupferschlacke) fertigen zu können, die sich durch besondere Feinkristallinität und Homogenität der Kristallisation auszeichnen.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine gegebenenfalls durch Wieder- aufschmelzen erhaltene schmelzflüssige, zumindest auf 12500C erhitzte Rohkupferschlacke vorzugsweise in reduzierender Atmosphäre in eine auf 450 - 8200C vorgewärmte Metallform vergossen, der erstarrte
Gusskörper bei 650 - 8200C in einen Ofen mit reduzierender Atmosphäre eingesetzt, die Ofentemperatur je nach Grösse des Gusskörpers in 1/2 - 10 h auf Temperaturen von 800 bis 11000C erhöht, bei dieser Temperatur 0 - 5 h gehalten und dann in 2 - 10 h auf Raumtemperatur abgekühlt wird. Unter Wiederauf- schmelzen ist dabei das völlige Klarschmelzen einer zuvor glasig und/oder kristallin erstarrten Schlacke zu verstehen.

Eine Abänderung dieses Verfahrens ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass der bei 650 bis
8200C erstarrte Gusskörper entformt, in einen Kühlofen gleicher Temperatur eingesetzt, in 2 - 10 h auf Raumtemperatur abgekühlt, der glasige Formkörper sodann mechanisch bearbeitet, in einen Ofen mit re- duzierenderAtmosphäre eingesetzt und mit einer Geschwindigkeit von3 bis 50/min auf 650 bis 820cher- hitzt wird, worauf die Ofentemperatur, je nach Grösse des Gusskörpers, in 1/2 - 10 h auf Temperaturen von 800 bis 11000C erhöht, bei dieser Temperatur 0 - 5 h gehalten und dann in 2 - 10 h auf Raumtemperatur abgekühlt wird.

Eine relativ hohe Kristallisationskeimbildung ist bei Rohkupferschlacke durch die darin enthaltenen pyrosolartigen Fremdkeime gegeben und wird durch die erfindungsgemässe Temperaturbehandlung wirksam gemacht. Um die Keimbildung noch weiter zu fördern, haben sich Zusätze wie z. B. Chromverbindungen, vorzugsweise 0, l-5 % Cr 0 als besonders zweckmässig erwiesen, weil sich zusätzlich Fremdkeme des Chromitspinells bilden.

Es wurde gefunden, dass die Herstellung von Formkörpern der genannten Qualität aus Rohkupferschlacke auch von der Art der Atmosphäre bei der Herstellung abhängig ist, wobei eine reduzierende Atmosphäre die Bildung feinkristalliner Erzeugnisse begünstigt. Die erkalteten und zerkleinerten Schlacken werden entweder in reduzierender oder in neutral bis oxydierender Atmosphäre wieder aufgeschmolzen.

Wird die Schlacke reduzierend wieder aufgeschmolzen, so muss eine sich bildende sulfidisch/metallische Phase vor dem Giessen von der Oberfläche entfernt werden oder der Guss muss z. B. durch eine Bodenöffnung so erfolgen, dass die auf der Oberfläche schwimmende Phase nicht in die Form gelangt.

Für ein Wiederaufschmelzen in neutraler bis oxydierender Atmosphäre ist ein reduzierendes Giessen und Kristallisieren zweckmässig. Hiezu werden reduzierend eingestellte Ringgasbrenner undKohlenein- bettungen oder auch reduzierende Begasungen im Kristallisationsofen mit Erfolg verwendet.

Das Einhalten einer unteren Kühltemperatur ist vorteilhaft, jedoch nicht unbedingt notwendig. So können Formkörper z. B. auch relativ schnell (Abkühlungsgeschwindigkeit zwischen 700 und 2500C unge- fähr 3 - 50/min, darunter beliebig schnell) auf Raumtemperatur abgekühlt werden, um dann im glasigen Zustand mechanisch bearbeitet zu werden, da die hohe Verschleissfestigkeit der kristallinen Produkte wegen des damit verbundenen grossen Aufwandes eine mechanische Bearbeitung unrentabel macht. Diese völlig abgekühlten Körper werden dann mit einer Geschwindigkeit von 3 bis 50/min auf etwa 7000C erhitzt und weiter wie im Beispiel 1 angegeben, verarbeitet.

Elektrische und mechanische Eigenschaften des kristallinen bzw. vorwiegend kristallinen Endproduktes
EMI2.1

<tb>
<tb> Spezifischer <SEP> elektrischer <SEP> Gleichstromwiderstand <SEP>
<tb> bei <SEP> Raumtemperatur <SEP> : <SEP> > <SEP> 1014 <SEP> Ohm <SEP> cm
<tb> bei <SEP> 2000C <SEP> > <SEP> 1012 <SEP> Ohm <SEP> cm
<tb> bei <SEP> 4000C <SEP> > <SEP> 1010 <SEP> Ohm <SEP> cm
<tb> bei. <SEP> 6000C <SEP> > <SEP> 108 <SEP> Ohm <SEP> cm
<tb>

EMI3.1

**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.

Claims

<Desc/Clms Page number 4> :Raumtemperatur abgekühlt, der glasige Formkörper sodann mechanisch bearbeitet, in einen Ofen mit reduzierender Atmosphäre eingesetzt und mit einer Geschwindigkeit von 3 bis 50/min auf 650 bis 8200C erhitzt wird, worauf die Ofentemperatur, je nach Grösse des Gusskörpers, in 1/2 - 10 h auf Temperaturen von 800 bis 11000C erhöht, bei dieser Temperatur 0 - 5 h gehalten und dann in 2 - 10 h auf Raumtemperatur abgekühlt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Förderung der Kristallisationskeimbildung der feingemahlenen glasigen und/oder kristallisierten bzw. der schmelzflüssigen Rohkupferschlacke 0, 1-51o einer Chromverbindung, vorzugsweise CrO., zugesetztwerden.