DD268235A1

DD268235A1 - METHOD FOR THE HIGH-GRADIENT MAGNETIC DIRECTION OF FINE-CERAMIC SUBSTITUTES IN IMMEDIATE DISPOSAL PREPARATION

Info

Publication number: DD268235A1
Application number: DD31216188A
Authority: DD
Inventors: Matthias Ruchholz; Ruediger Henseleit
Original assignee: Kemmlitz Kaolin & Tonwerke
Priority date: 1988-01-11
Filing date: 1988-01-11
Publication date: 1989-05-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hochgradientenmagnetscheidung feinkeramischer Teilversaetze in der unmittelbaren Versatzmassenvorbereitung. Die Veredelungstechnologie HGMS (Hochgradientenmagnetscheidung) war bisher in der feineramischen Industrie nicht oekonomisch einsetzbar, da sich weitere aufwendige technologische Stufen, wie die Entwaesserung der bereits dispergierten Truebe des unmagnetischen Produktes (UP) notwendig gemacht haetten. Durch die Auftrennung in Teilversaetze und Zumischung der restlichen Versatzkomponenten nach HGMS in restfeuchtearmen und pulverfoermigen Zustand kann eine Feststoffanreicherung in der Suspension bewirkt werden, die den herkoemmlich angemischten Masseversaetzen fuer Giess- und Drehmassen entspricht. Vorteile sind: unkomplizierte Einpassung in bestehende Technologie; oekonomisches Verfahren, da nur schadstoffreiche Massekomponenten behandelt werden; direkte Einflussnahme des Finalproduzenten auf die Versatzmassenveredelung; Eleminierung von Transportverunreinigung und -verlusten hochveredelter Rohstoffe.The invention relates to a method for high-gradient magnetic separation of fine-ceramic partial offsets in the direct preparation of offset compositions. The refining technology HGMS (high-gradient magnetic separation) has hitherto not been economically viable in the fine-ceramic industry, since further elaborate technological stages, such as the wiping of the already dispersed tow of the non-magnetic product (UP), would have been necessary. By the separation into Teilversaetze and admixture of the remaining offset components according to HGMS in low moisture content and powdery state, a solid enrichment in the suspension can be effected, which corresponds to the traditionally mixed Masseversaetzen for Giess- and rotating masses. Advantages are: uncomplicated fitting into existing technology; economic method, since only high-polluting mass components are treated; direct influence of the final producer on the offset mass refining; Elimination of transport contamination and losses of highly refined raw materials.

Description

Verfahren zur Hochgradientenmagneteoheidung feinkei'araisoher Teilversätze in dor unmitte?.baren VersatzmassenvorbereitungMethod for high-gradient magnetization of finely divided partial offsets in unmeasurable offset mass preparation

Anwendungsgebietfield of use

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dem die mittels Hoohgradientenmagnetscheidung, im weiteren Text HGMS, von Sohadstcffen gereinigten feinkeramischen Versatzanteile durch Mischen mit anderen pulverförmig oder in hoohviskosen Suspensionen vorliegenden Versatzkomponenten so mit Feststoff angereichert werden, daß ein unmittelbarer Einsatz als Gleümassen oder η ich Sprühtrocknung als Drehmassen möglich wird. Eine Anwendung ist in der Fainkeramik, vorzuguweise der Geeohirrporzellanherstellung, gegeben.The invention relates to a process in which the finely ceramic offset components purified by heat gradient magnetic separation, hereinafter referred to as HGMS, are so enriched with solids by mixing with other offset components present in pulverulent or suspension-like suspensions that immediate use as slip pastes or spray drying as Rotating masses becomes possible. An application is in the Fainkeramik, preferably Geeohirrporzellanherstellung given.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Die Behandlung ailikatischer Rohstoffe mit HGMS, insbesondere von Sohlämmkaolinen, ist seit 1969 durch IANNICELLI et al (US 3471011) bekannt. Die Anwendung auf Felaspäte und Feldspat-Quarzgemisohe nach dem bekannten Verfahren erfolgte 1978 durch ARVIDSON et al. Für die im wesentlichen aus den genannten Rohstoffen bestehenden foj-nkeramisohen Versätze ist die iIGMS als Veredelungstechnologie bisher nicht ökonomisch einsetzbar. Praktisch ist es auch international bisher bei der HGMS-Behandlung einzelner Komponenten, vorwiegend der Kaoline, bei den RohstoffProduzenten geblieben. Die HGMS fein- un . feinstkörniger silikati«scher Substanzen erfolgt in Suepensionsform vorzugsweise bei Feststoffgehalten zwischen 15 und 25 %, max. bei 30 %_t da bei höherer Trtlbedichte und damit gleichfalls höherer Viskosität der Suspension Eigenschaftsänderungen wie Komprimierung oder Deformation des Stahlfasergewebes der Matrix eintreten, die zum Blockieren und damit zu Störungen im Verfahren führen. Die bei der feinkeramisohen Formgebung im Gieß- oder Drehverfahren notwendigen Verhältnisse Feststoff : Wasser stehen zu der Limitierung des HGMS-Verfahrens im Widerspruch (Gießmasso 30 - 35 %, Wassergehalt, Drehmasse 15 - 25 % Wassergehalt). Eine Entwässerung des unmagnetisehen Produktes (UP) der HGMS ist aufwendig und ökonomisch nicht relevant. Gegenwärtig kann Einfluß auf die Qualität der Ver-The treatment of aiatic raw materials with HGMS, in particular sole combinaolines, has been known since 1969 by IANNICELLI et al (US Pat. No. 3,471,011). The application to rock feldspar and feldspar quartz mixtures according to the known method was carried out in 1978 by ARVIDSON et al. To date, the iIGMS as a finishing technology has not been economically viable for the foams-like ceramic offsets consisting essentially of the named raw materials. Practically, it has also remained at the HGMS treatment of individual components, mainly kaolins, among the commodity producers. The HGMS fine un. The finest-grained silicate-like substances are in the form of a sue board preferably at solids contents between 15 and 25 %, max. at 30 % _t because at higher trowelling and thus also higher viscosity of the suspension property changes such as compression or deformation of the steel fiber fabric of the matrix occur, leading to blocking and thus disruption in the process. The ratios of solids to water necessary for the fine-ceramic molding in the casting or turning process are in contradiction to the limitation of the HGMS process (casting load 30-35 %, water content, rotational mass 15-25% water content). Dehydration of the unmagnetisehen product (UP) of HGMS is complicated and economically not relevant. At present, influence on the quality of the

sätze und damit die Reinheit dee keramischen Brennsoherbens nur duroh Auswahl möglichst sohadatoffarmer Rohstoffe wie Kaoline, Feldspäte, Feldspat-Quarz-Gemische genommen werden.Thus, the purity of ceramic fir soaps can only be taken by selecting as low as low-sodium raw materials such as kaolins, feldspars, feldspar-quartz mixtures.

Eine Anwendui.g auf fertige Masseversätze oder Teilversätze beim feinkeramischen Finalproduzenten iat nioht bekannt.An application to finished mass offsets or partial offsets at the fine ceramic final producer is not known.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Es ist deshalb das Ziel der Erfindung, ein Verfahren zu entwickeln, das einen ökonomisch rationellen Einsatz und eine technisoh leioht praktizievbare Einbindung der Veredelungsteohnologie HGMS für feinkeramisohe Rohstoffe ermöglicht und damit eine deutliche Verbesserung des Soherbenweißgrades bewirkt.It is therefore the object of the invention to develop a method which enables an economically rational use and a techniophile and practicable integration of the processing technology HGMS for fine-ceramic raw materials and thus a significant improvement of the degree of soher wafer whiteness.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

technische Aufgabetechnical task

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die HGMS so in das bestehende Verfahren einzugliedern, daß durch nachfolgende technologische Stufen der Feststoffgehalt im UP auf die zur formgebenden Verarbeitung notwendigen Werte von 15 - 35 % angehoben werden kann, ohne daß dabei andere Parameter, wie Dispergierzustand, Körnungsspektrum oder Homogenisijrungsgrad der Masse negativ beeinflußt werden.The invention has for its object to incorporate the HGMS in the existing process that can be raised by subsequent technological stages, the solids content in the UP to the necessary for shaping processing values of 15-35 % , without causing other parameters such as state of dispersion, Grain spectrum or homogeneity of the mass are adversely affected.

Merkmale der ErfindungFeatures of the invention

Erfindungsgemäß werden die Bestandteile der feinkeramischen Versatzmasse ausgewählt, die entsprechend des Gehaltes an abtrennbaren para- und ferromagnetischen Schadstoffen erfolgreich einer HGMS unterzogen werden können. Es sind dies vorzugsweise Feldspäte und Feldspat-Quarz-Gemisohe sowie Kaoline mit überwiegend freien Eisen- und Titanphasen im Fein- und Feinstkornbereich (bis 0,001 mm) als verunreinigende und/oder färbende Verbindungen. Entsprechend den UbI iohen Masseversätzen sollte der Anteil der Feldspäte bzw. Feldspat-Quarz-Geinisohe an neu zugeflihrten Rohstoffen insgosanit zwischen 35 und k5 %, vorzugsweise um 40 % liegen.According to the invention, the constituents of the fine-ceramic offset mass are selected which can be successfully subjected to HGMS in accordance with the content of separable para and ferromagnetic pollutants. These are preferably feldspars and feldspar quartz Gemisohe and kaolins with predominantly free iron and titanium phases in the fine and Feinstkornbereich (to 0.001 mm) as contaminating and / or coloring compounds. According to the UbI iohen mass offsets, the proportion of feldspar or feldspar quartz Geinisohe on newly imported raw materials insgosanit should be between 35 and k5%, preferably by 40 % .

Insgesamt, unter Einbeziehung eines oder mehrerer Kaoline, dürfen jedooh 50 % der Gesamtversatznasse nioht überschritten werden. Sie werden gemeinsam unter anteilmäßiger Elektrolytzugabe feststoffbezosen zum Gesamtelektrolytgehalt des Masseversatzes duroh Rührwerk init Wasser gemischt und anschließend einer Naßmahlung in Trommelmühlen unterzogen. Der einzustellende Featstoffgehalt (26 - 30 %) entspricht bereits der notwendigen Betriebsdiohte für die HGMS von etwa 1,2h bis 1,26 g/om³. Die Mahlung bewirkt gleichzeitig eine ausreichende Homogenisierung des Teilversatzes, wobei die zur Anwendung kommenden Dispergatoren eine optimale Kornvereinzelung und damit Freisetzung der Schada/offphase bewirken. Außerdem wird aber eine optimale Verflüssigung der Suspension als wesentliche Vorbedingung der HGMS erreicht. Solche einsetzbaren in der Feinkeramik üblichen Dispergatoren .lind Vorzugsweise Soda (Na₅CO,-) und Mischungen mit Wasserglas. Diese TeilversatztrUbe wird nach einer Absiebung, vorzugsweiseά 90 um, und unter Wegfall der sonst üblichen konventionellen Enteisenung duroh Permanent- oder Elektromagneten dem HGMC Aufgegeben. Für die HGMS ist ein elektromagnetisches Primärfeld (Hinterjrundfeld) von mindestens 1,0 T zu schaffen. Die Durchströmungsgesohwindigkeiten der Suspension durch die Matrix sollten dabei 10 mm . see nioht überschreiten. Zum Einsatz sollte eine nioht zu feinfasrige Stahlwollematrix kommen.In total, with the inclusion of one or more kaolins, however, not more than 50 % of the total offset can not be exceeded. They are mixed together with proportionate addition of electrolyte solids to the total electrolyte content of the mass displacement duroh stirrer init water and then subjected to a wet grinding in drum mills. The Feat matter content be set (26 - 30%) already corresponds to the necessary Betriebsdiohte for HGMS of about 1, 2 h to 1.26 g / om. ³ At the same time, the grinding effects sufficient homogenization of the partial offset, with the dispersants used having optimum grain separation and thus the release of the shattering phase. In addition, however, an optimal liquefaction of the suspension is achieved as an essential prerequisite of HGMS. Such usable in the fine ceramics typical dispersants .lind preferably soda (Na ₅ CO, -) and mixtures with water glass. This TeilversatztrUbe is after a screening, preferably ά 90 microns, and abandoned the usual conventional de-ironing permanent magnet or electromagnets to the HGMC. For the HGMS an electromagnetic primary field (Hinterjrundfeld) of at least 1.0 T is to be created. The Durchströmungsgesohwindigkeiten of the suspension through the matrix should be 10 mm. Do not cross lake. For use should not come to a fine fibrous steel wool matrix.

Unter den genannten Bedingungen soll ein UP entstehen, das noch mindestens 90 % dea aufgegebenen Feststoffes enthält. Dae Magnetprodukt (MP) ist auf Grund seiner relativ groben Kor: zusammensetzung leicht zu entwässern und wegen seiner hohen Schadstoffkonzentration zu verwerfen. Es kann in einem Sohluffteich sedimentiert werden und stellt kein umweitbelastendes Abprodukt dar. Aus dem Feststoffanteil des UP (25 - 29 %) läßt sich die Menge restlicher bildsamer Rohstoffe berechnen, die notwendig ist, um den für die fertige Versatzmasse erforderlichen Gesamtstoffgehalt zu erreichen. Diese restlichen Rohstoffe (schadstoffarme Kaoline) werden mit ihrem Restfeuohtegehalt von 5 - 12 % als pulverförraige Substanzen dem unmagnetischen Produkt (UP) zugeführt und in geeigneten hoohtourigen Lösern (Turbolöser) gemischt, welche eine ausreichende Homogenisierung der hochvi^kosen Suspensionen garantieren. Außerdem erfolgen hierbei die restlichen Elektrolytzugaben sowie die Zuführung der ca. 5 % Trookenbruch und 25 - 30 % Späne aus der Formgebung mit 20 - 25 % Wassergehalt zu der Gesaratversatzmasse. Damit sind ohne die rUckgefUhrten Substanzen Feststoffgehalte von 58 - 62 % (1,57 - 1,bU g/om² Trübediohte)Under the conditions mentioned, an UP should be formed which still contains at least 90 % of the suspended solids. Because of its relatively coarse composition, the magnetic product (MP) is easy to dewater and discard due to its high concentration of pollutants. It can be sedimented in a Sohluffteich and does not represent umweitbelastendes waste. From the solids content of the UP (25 - 29 %) can calculate the amount of residual bilderamer raw materials, which is necessary to achieve the required for the finished batch mass Gesamtstoffgehalt. These residual raw materials (low-emission kaolins) are supplied with their residual content of 5 - 12 % as pulverförraige substances the non-magnetic product (UP) and mixed in suitable Hoohtourigen solubilizers (turbo solver), which guarantee a sufficient homogenization of hochvi ^ kosen suspensions. In addition, in this case, the remaining electrolyte additions and the supply of about 5 % Trookol break and 25 - 30 % chips from the shaping with 20 - 25 % water content to the Gesaratversatzmasse done. Thus, without the returned substances, solids contents of 58-62 % (1.57-1, bU g / om ² turbidity)

realisierbar mit diesen 60 - 67 %. Die konventionelle Entwäaserung durch Fi.lterpressen kann damit für Gießmassen entfallen, eine Sprühtrocknung in Vorbereitung der Drehmaasenherstellung ist problemlos anzuschließen. Der Einsatz in der Gießformgebung setzt Wassergehalte von 30 - 35 % in der Hasse, für plastische formgebung (Drehen) 15 - 25 % voraus.achievable with these 60 - 67 %. The conventional Entwäaserung by Fi.lterpressen can thus account for casting compounds, spray drying in preparation of Drehmaasenherstellung is easy to connect. Use in casting requires water contents of 30 - 35% in Hasse, for plastic molding (turning) 15 - 25 % .

AusfUhrungsbeispiel 1Embodiment 1

Aus einer VersatzvarianteFrom an offset variant

bildsame Rohstoffe: Kaolin Seilitz 5.0 % plastic raw materials: kaolin rope seat 5.0%

Kaolin BZ ϋϋ,ίί % Kaolin BZ ϋϋ, ίί %

Kaolin Oka 23,0 %Kaolin Oka 23.0%

Kaolin Spergau 10,0 % Kaolin Spergau 10.0 %

Hartstoffe: FeldspatHard materials: feldspar

Seixigal (Portug.) 9,8'%Seixigal (Portug.) 9,8 '%

Feldspatsand Kahla 30,0 f.Feldspatsand Kahla 30.0 f.

wurden die Hartstoffe gemeinsam mit dem Kaolin Spergau in einer Laborkugelmühle bei 28 % Feststoffgehalt vermählen. Eine Absiebung erfolgte auf έ 63 μη. Zur dispergierung wurden anteilmäßig zunächst 0,35 % Na„C0_ und 0,2 % Wasserglas zugesetzt. Der Gesamtgehalt dee Teilversatzes an FOpOo betrug 0,31 % und an TiO₂ 0,15 %. the hard materials were ground together with the kaolin Spergau in a laboratory ball mill at 28 % solids content. A sieving was carried out at έ 63 μη. For the dispersion, firstly 0.35 % Na "C0_ and 0.2 % water glass were added proportionally. The total content of the partial offset of FOpOo was 0.31 % and of TiO ₂ 0.15 %.

Die HGMS erfolgte an einem Laborgerät bei einem Hintergrundfeld von 1,9 T und einer Durchströmungsgeschwindigkeit der Matrix von 6,8 mm . see . Das entstehende UP wies einen Feststoffgehalt von 27 % auf, das Ausbringen an UP betrug 92 %, einschließlich eines wiederverwendungsfähigen Spt'.lproduktes. Der Fe-O-3-Gehalt im UP wurde zu 0,21 % und der TiOg-Gehalt zu 0,09 % bestimmt. Ein Vermischen mit der Restmenge an Dispergatoren sowie den übrigen lufttrockenen Kaolinen mit Hilfe einer Dispermatscheibe ergab einen noch gut fließfähigen Schlicker von 66,7 % Feststoffgehalt (Litergewioht 1700 g).The HGMS was performed on a laboratory device with a background field of 1.9 T and a flow rate of the matrix of 6.8 mm. see. The resulting UP had a solids content of 27 % , the UP yield was 92 %, including a reusable latex product. The Fe-O-3 content in the UP was found to be 0.21 % and the TiOg content was 0.09 % . Mixing with the residual amount of dispersants and the remaining air-dry kaolins with the aid of a Dispermatscheibe gave a still flowable slurry of 66.7 % solids (1740 g by weight).

Ausi'Uhrungsbeispiel 2Training Example 2

Die im ersten Beispiel gumannte Versatzvariante kann durch den Einsatz anderer, vorzugsweise einheimischer Feldspatrohstoffe variiert werden, d.h. durch die Anwendung der HGHS auf keramische Teilveraätse wird ea möglich, bisher für diese Zwecke nicht benutzte Feldspatrohstoffe einzusetzen. Bei geeigneten Feldspatträgern ist, wie aus einigen Beispiolen hervorgeht, eine Schadstoffreduzierung bis auf die Gehalte vergleichbarer konventioneller Vereatzfeidspäte möglich. Ausschlaggebendes Kriterium fUr die Ersetzbarkeit ist jedoch die Farbe des Brennscherbens, die möglichst weit an optisch "Weiß" angenähert sein muß.The offset variant in the first example can be varied by using other, preferably native, feldspar raw materials, i. by applying HGHS to partial ceramic devices, ea becomes possible to use feldspar resources not previously used for these purposes. In the case of suitable feldspar carriers, as is clear from some examples, a reduction in pollutants is possible down to the levels of comparable conventional meat-fiber particles. The decisive criterion for the substitutability, however, is the color of the firing shard, which must be as close as possible to optically "white".

TiO₂ TiO ₂ Gehalte (%)Content (%) .Prod.d.HGHS.Prod.d.HGHS 0 -0 - 0,200.20 unmagnunmagn TiO₂ TiO ₂ Ausgangsmaterialstarting material 0,280.28 Fe₂O₃ Fe ₂ O ₃ 0,120.12 Fe₂O₃ Fe ₂ O ₃ 0,170.17 0,150.15 0,100.10 1,751.75 0,260.26 0,100.10 1,701.70 0,150.15 1,221.22

Quarzpoi'phyr Dornreichenbach Granit Heberndorf Dobritzer QuarzporphyrQuarzpoi'phyr Dornreichenbach granite Heberndorf Dobritzer quartz porphyry

Seixigal (Portugal) 0,18 0,08Seixigal (Portugal) 0.18 0.08

Nach der Farb-TGL 34 329, Fachbereichsstandard Geologie v. 1. 1. 1981, sind die Farben des bei 138ü°C erzeugten Schmelzflusses folgendermaßen einzuordnen.After the color TGL 34 329, department standard geology v. 1. 1. 1981, the colors of the melt flow produced at 138 ° C are classified as follows.

UP Quarzporphyr Dornreichenbach (feinstkornbereinigt) weiß (grau)UP quartz porphyry Dornreichenbach (finest grain cleaned) white (gray)

und heller W.G.and lighter W.G.

UP Granit Heberndorf (feinstkornbereinigt) weiß (grau)UP Granite lifting village (finest grain cleaned) white (gray)

und heller W.G.and lighter W.G.

UP Dobritzer Quarzporphyr (feinstkornbereinigt) weiß (grau) W.G.UP Dobritzer Quartz Porphyry (Finely Grained) white (gray) W.G.

Seixigal (Portugal) hellblaugrau HAGSeixigal (Portugal) light blue gray HAG

UP = unmagnetisches Produkt der HGHSUP = non-magnetic product of HGHS

Für die keramtechnischen Eigenschaften der Versatzmasse ist wichtig, daß durch eine Optimierung der Komponenten die Hauptelementgehalte (SiOg, Al₃O₃, K₃O, NagO eingehalten werden, was durch z.B. eine Verringerung des Feldspatsandanteiles zugunsten der anderen eingesetzten Feldspäte möglich ist.It is important for the ceramic properties of the offset mass that the main element contents (SiO 2, Al ₃ O ₃ , K ₃ O, NagO) are maintained by optimizing the components, which is possible by, for example, a reduction of the feldspar sand content in favor of the other feldspars used.

Die Variation der Versatzmassenanteile muß unter Einhaltung der vorgegebenen Peststoffgehalte erfolgen und die insgesamt ζυ behandelnden Komponenten dürfen nicht mehr als 55 % der Gesamtmasse ausmachen.The variation of the offset mass proportions must be carried out while maintaining the predetermined levels of the pesticides and the total behandelnυ treated components must not account for more than 55 % of the total mass.

Die Variationsmöglichkeiten erstrecken eich ebenso auf den möglichen Anteil schadstoffreioher Kaoline.The possibilities of variation also extend to the possible proportion of pollutant-free kaolins.

Claims

ErfindimgsansprUohe

1. A method for HGHS feinkeramiaoher partial offsets, characterized daduroh that the jointly milled offset components, which represent 40-50 % of the total mass offset, transferred to an aqueous suopension with 26-30 % solids content and the corresponding Dispersatorenanteil, from this after screening <: 90 microns separated by means of HGKS dyeing and / or pigmenting iron and titanium phases, the resulting UP (26 - 30 % solids content) proportionately on the solid .of content of HGMS added the missing dispersant and the remaining solid under high energy input and read through Eindiokung at 58 - 62 % solids content reusable masses are produced.

2. The method according to item 1, characterized daduroh that within the thickening guaranteed solids content limits any substantial exchange sucgei 'can, ie the economic effect and the raw material-specific suitability.

3. The method according to item 1, characterized in that the dispersants necessarily used for HGHS subatanziell remain effective in the product and thus simultaneously ensure optimum liquefaction of the finished batch compositions.

4. The method according to item 1 and 3, characterized in that the UP-to-be added to the UP by their powdery nature and grain size composition under the conditions of optimal dispersion and

high energy input by a corresponding solver a uniform distribution and thus ensure sufficient homogeneity of the finished offset mass.

5. The method according to item 1, characterized by a significant reduction of fine and finely disperse iron and titanium phases and thereby complete elimination pigmenting particles and significant reduction of coloring compounds in fine ceramic firing chips.

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