<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur Herstellung feinkristalliner homogener Formkörper aus Rohkupferschlacke
Das Stammpatent betrifft ein Verfahren zur Herstellung feinkristalliner homogener Formkörper aus Rohkupferschlacke, nach dem eine gegebenenfalls durch Wiederaufschmelzen 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 bis 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.
EMI1.1
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 reduzierender Atmosphäre eingesetzt und mit einer Geschwindigkeit von 3 bis 50C/min auf 650 - 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.
Durch die erfindungsgemässe Wärmebehandlung werden die in der Rohkupferschlacke enthaltenen pyrosolartigen Fremdkeime wirksam. Um diese Keimbildung noch zu fördern, können der feingemahlenen glasigen und/oder kristallin erstarrten bzw. der schmelzflüssigen Rohkupferschlacke 0, 1-5% einer Chromverbindung, vorzugsweise CrO"zugesetzt werden, Die Qualität der hergestellten Formkörper ist ferner von der Art der Atmosphäre bei der Herstellung abhängig, wobei die reduzierende Atmosphäre für das Giessen und Kristallisieren wesentlich ist. Die erkalteten und zerkleinerten Schlacken werden entweder in reduzierender oder in neutral bis oxydierender Atmosphäre wiederaufgeschmolzen.
Es wurde nun weiters gefunden, dass es vorteilhaft ist, der feingemahlenen glasigen und/oder kristallin erstarrten bzw. schmelzflüssigen Rohkupferschlacke 0, 5-1 oxo, vorzugsweise 4%, Kohlenstoff, insbesondere als Kohle, kohlenstoffhaltiger Industrieabfallstoff oder als bis zur Wiederaufschmelztemperatur Kohlenstoff liefernde Verbindungen in fein-bis grobdisperser Form als die Kristallisationskeimbildung fördernde Zusätze zuzusetzen, wodurch überdies auch noch eine dunkle, einheitliche Färbung der Formkörper erreicht wird. Eine Schmelz führung in reduzierender Atmosphäre ist hiebei technologisch vorteilhaft.
Der Einsatz des Kohlenstoffs kann insbesondere als Kohle (Braunkohle, Steinkohle, Graphit, Koks usw. ) in Form kohlenstoffhaltiger Industrieabfallstoffe (Filterasche, Flugasche, Flugstaub, Hiittenstaub, Kohleschlacken usw.) oder als bis zur Wiederaufschmelztemperatur Kohlenstoff liefernde
<Desc/Clms Page number 2>
Verbindungen (Calciumcarbid, Aluminiumcarbid, Siliciumcarbid, Stärke, Maschinenöl usw.) erfolgen, wobei alle diese Stoffe in fein-bis grobdisperser Form, d. h. bei den festen Stoffen bis zu einer Korngrösse von 1 mm, vorliegen müssen.
Aus technologischen Gründen ist aber der Einsatz der kohlehaltigen Industrieabfallstoffe besonders günstig, wobei die maximal anwendbare Korngrössedieser Abfallstoffe vom Gehalt und der Korngrösse des Kohlenstoffs sowie von der Schmelzzeit abhängig ist. So lassen sich beispielsweise mit sinkendem Kohlenstoffgehalt und sinkender Korngrösse des Kohlenstoffs steigende Korngrössen an kohlenstoffhaltigen Zusätzen anwenden, da dann der Hauptanteil des Zusatzes mit aufschmilzt und der Kohlenstoff freigegeben wird.
Werden Gemische aus 0, 0-5% einer Chromverbindung und 0, 5 - 100/0 Kohlenstoff, der insbesondere als Kohle und/oder kohlenstoffhaltiger Industrieabfallstoff vorliegt, als die Kristallisationskeimbildung fördernde Zusätze zu der feingemahlenen glasigen und/oder kristallin erstarrten Rohkupferschlacke eingesetzt, wobei die Zusammensetzung des zuzusetzenden Gemisches von dem jeweiligen Verwendungszweck des hergestellten FormstUckes abhängig ist, und wird die zerkleinerte Ronkupferschlacke vor dem Zusatz des Gemisches 1/2-5 h, vorzugsweise 2 h, bei 800-1200 C oxydierend getempert und mit einer Geschwindigkeit von vorzugsweise 300C/min auf Raumtemperatur abgekühlt, so kann das Wiederaufschmelzen, Vergiessen und das Kristallisieren in beliebiger Atmosphäre vorgenommen werden.
Man erhält hiebei einen Formkörper, der an Dichtheit und an Homogenität qualitativ höherwertig ist.
Ferner wurde gefunden, dass für die Herstellung der feinkristallinen homogenen Formkörper aus Rohkupferschlacke, insbesondere für ganz bestimmte Formkörper, auch Formen aus ölgebundenem Quarzsand verwendet werden können. Derartige Sandformen wurden bisher in der Schlackengiessereitechnik, vor allem aber in der der Kupferschlackengiesserei, im Gegensatz zur Metallgiessereitechnik, nicht verwendet, da der Verlauf der Viskositätszunahme und der Kristallisation bei Metall und Schlacke unterschiedlich ist und aus diesen Gründen die zweckmässige Verwendung dieser Sandformen erhebliche Schwierigkeiten bereitete. Die Verwendung der Sandformen ist vor allem nun dadurch ermöglicht worden, dass die Sandformen mit den in der Metallgiessereitechnik bekannten Kühleisen versehen werden.
Dabei kommt aber den Kühleisen eine grundsätzlich andere Bedeutung zu. Während Kühleisen in der Metallgiessereitechnik zur Regelung des Gefüges eingesetzt werden, dienen sie erfindungsgemäss als thermische Kristallisationsbremsen, indem sie lokal eine glasige Unterkühlung der Schmelze bewirken.
Diese Sandformen werden jeweils auf maximal 3000C vorgewärmt.
Durch die Verwendung von Sandformen mit Kühleisen ist insbesondere die Herstellung stärker profilierter und kompliziert dimensionierter Formkörper aus Rohkupferschlacke möglich geworden.
Durch folgende Beispiele soll der Erfindungsgegenstand noch näher erläutert werden, wobei er nicht auf diese Beispiele beschränkt ist.
Beispiel l : 225 g zerkleinerte, glasig erstarrte Mansfelder Rohkupferschlacke werden mit 25 g einer Kraftwerksflugasche, die einen Abbrand von 6, 5% und eine Korngrösse von < 0, 1 mm aufweist, vermischt, bei 12500C im verdeckten Tiegel in etwa 60 min völlig aufgeschmolzen und in eine bei 650 C vorgewärmte Metallform in reduzierender Atmosphäre vergossen, der erstarrte Gusskörper bei 7000C entformt und in einen Ofen gleicher Temperatur in reduzierender Atmosphäre eingesetzt. Die Ofentemperatur wird nun in 2 h auf 8500C erhöht, dort 2 h gehalten und dann mit einer Geschwindigkeit von 5 C/min auf Raumtemperatur abgekühlt.
Beispiel 2 : 1995 g zerkleinerte, glasig erstarrte Mansfelder Rohkupferschlacke werden mit 105 g Hüttenofen-Flugstaub, der einen Abbrand von 29% und eine Korngrösse von < l mm aufweist, vermischt, bei 12500C in einer reduzierenden Atmosphäre in etwa 90 min völlig aufgeschmolzen und in eine bei 2000C vorgewärmte Sandform aus ölgebundenem Quarzsand mit Kühleisen in reduzierender Atmosphäre vergossen und weiter wie in Beispiel 1 verarbeitet.
Beispiel 3 : 9900 g zerkleinerte, aus Bruch fehlerhafter Mansfelder Kupferschlackensteine (Schwarzbruch) bestehende Schlacke werden mit 1100 g Hüttenofen-Flugstaub, der einen Abbrand von 291o und eine Korngrösse von < 0, 4 mm aufweist, vermischt, bei 13000C in beliebiger Atmosphäre in etwa 50 min völlig aufgeschmolzen und weiter wie in Beispiel 1 bearbeitet.
Beispiel 4 : 5600 g zerkleinerte Mansfelder Haldenrohkupferschlacke werden mit 1400 g einer
EMI2.1
< Beispiel 5 : 1995 g zerkleinerte, glasig erstarrte Mansfelder Rohkupferschlacke werden mit 105 g Graphit oder 65 g Kohlegrus vermischt, wobei der Graphit einen Abbrand von 76% und eine Korngrösse von < 0, 09 mm und der Kohlegrus einen Abbrand von 85% und eine Korngrösse von < 0, 15 mm aufweist, bei 1300 C in etwa 120 min in beliebiger Atmosphäre völlig aufgeschmolzen und weiter wie in Bei- spiel 1 verarbeitet.
<Desc/Clms Page number 3>
Beispiel 6: 950 g zerkleinerte, glasig-kristalline Mansfelder Haldenrohkupferschlacke werden 1 h bei 1100 C oxydierend getempert und mit einer Geschwindigkeit von 300C/min auf Raumtemperatur abgekühlt. Diese so vorbehandelte Schlacke wird unter Feinmahlung mit einem Gemisch aus 50 g Hüttenstaub (Abbrand 29je) und 5 g silikatischem Chromerz vermischt, bei 13500C in beliebiger Atmosphäre in etwa 90 min völlig aufgeschmolzen und unter dieser Atmosphäre in eine bei 6500C vorgewärmte Metallform vergossen, der erstarrte Gusskörper bei 7000C entformt und in einen Ofen gleicher Temperatur in beliebiger Atmosphäre eingesetzt. Die Ofentemperatur wird nun in 2 h auf 850 C erhöht, dort 2 h gehalten und dann mit einer Geschwindigkeit von 50C/min auf Raumtemperatur abgekühlt.