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Verfahren zur Herstellung von gesintertem mineralischem Gut aus fein-
und feinstkörnigen Ausgangsstoffen Zur Herstellung von Magnesitsteinen wird hauptsächlich
sintergebrannte Magnesia verwendet. Das Brennen von fein- und feinstkörnigen Ausgangsstoffen,
z. B. aus verschiedenartigen Rohstoffen gewonnenes Magnesiumhydroxyd oder -Oxyd,
ist praktisch schwer durchzuführen und liefert Sinter, der wegen seiner Feinheit,
seines zu niedrigen Raumgewichtes und der nur unvollkommenen Periclasbildung zur
Herstellung von Magnesitmassen und -steinen ungeeignet ist.
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Bekanntlich werden daher diese fein- und feinstkörnigen Ausgangsstoffe
vorher zu kleinen Körpern verformt, da in solche die Wärme leichter eindringt als
in eine Schüttung aus dem fein- und feinstkörnigen Material, ebenso auch schneller
in den Kern vordringt als bei großen Körpern.
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Es ist auch bekannt, feinstkörniges Magnesiumhydroxyd zu kleinen Körpern
verformt im Drehrohrofen bis zur Sinterung zu brennen. Durch das dauernde Umwälzen
und Umstürzen des Brenngutes zerbrechen und zerpulvern aber die Formlinge zum Teil
bereits in der Vorwärmzone des Ofens. Dadurch fällt eine erhebliche Menge Staub
an, der eine geringere Neigung zur Umwandlung hat als das stückige Gut. Die Folge
ist ein ungleich gesintertes Brenngut mit einem hohen Anteil meist ungenügend gesinterten
Staubes.
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In den normalen Schachtöfen beträgt die Schütthöhe des zu brennenden
Gutes über Brenngaseinmündung 3 m und mehr, um für die Heizgase einen ausreichend
langen Weg durch das Gut zu erhalten, auf dem sie ihre Wärme möglichst weitgehend
an das Gut abgeben können, und zum anderen, um das Gut ausreichend langsam auf die
Sintertemperatur zu erhitzen, damit ein Zerfall der Stücke durch zu schnelles und
zu plötzliches Erhitzen sowie .beim Austreiben des Wassers und anderer flüchtiger
Komponenten vermieden wird.
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Der bei einem Zerfall gebildete Grus verstopft die Durchgänge für
die Brenngase, was zur Folge hat, daß nur ein ungleichmäßig gesintertes Gut erhalten
wird.
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Beim Sintern von Gut in den normalen Schachtöfen und in Drehrohröfen
müssen also die einzelnen Stücke so fest sein, daß sie in Schachtöfen bei der gegebenen
Schütthöhe von 3 m und höher dem Druck in einer solchen Schüttung und im Drehrohrofen
dem fortlaufenden Umwälzen und Umstürzen widerstehen können.
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Die zur Herstellung von kleinen Körpern aus fein-und feinstkörnigen
Ausgangsstoffen allgemein benutzten Bindemittel werden jedoch bereits bei einer
Temperatur unterhalb derjenigen zerstört, bei der die Sinterung beginnt und die
kleinen Körper durch die beginnende Sinterung eine ausreichende Festigkeit erhalten,
um dem Druck in einer Schüttung von 3 m und mehr in den üblichen Schachtöfen und
dem fortlaufenden Umwälzen und Umstürzen in Drehrohröfen widerstehen zu können.
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Um diesen Übelstand zu beseitigen, ist es bekannt, bei der Herstellung
von Sintermagnesit aus fein- und feinstkörnigen Ausgangsstoffen, wobei diese vorher
zu kleinen Körpern verformt wurden, Kalkstickstoff als Bindemittel zu verwenden,
da dieser erst seine Bindewirkung oberhalb der Temperatur verliert, bei der die
Sinterung von MgO beginnt. Kalkstickstoff ist aber giftig und erfordert besondere
Sicherheitsmaßnahmen.
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Nach der Erfindung werden diese Nachteile dadurch beseitigt, daß die
fein- und feinstkörnigen Ausgangsstoffe, insbesondere aus magnesiumhaltigen Rohstoffen
gewonnenes Magnesiumhydroxyd oder -Oxyd, Zirkonoxyd oder Aluminiumoxyd, mit Oder
ohne Zusatz von Binde- oder Sinterungsmitteln zu kleinen Körpern gleicher oder annähernd
gleicher Größe und Gestalt, deren Durchmesser 2 cm und deren Länge 5 cm nicht wesentlich
übersteigt, verarbeitet und diese Formkörper dann als wandernde Schüttung mit einer
solch niedrigen Schütthöhe über den Brenngaseinmündungen des Schachtofens, daß ein
Zerdrücken der in dem unteren Teil dieser Schicht befindlichen, noch nicht durchgesinterten
Formkörper vermieden wird, z. B. etwa 1 m, gesintert werden.
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Die Form der Körper kann prismatisch oder zylin= drisch sein.
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Es hat sich gezeigt, daß die Formkörper mit diesen Abmessungen relativ
schnell und unter geringem Temperaturabfall durchgesintert werden. Solche
zweckmäßig
unter Preßdruck stark verdichteten Körper ergeben eine Schüttung mit einem guten
Durchgang für die Brenngase. Die Lagerung ist nicht-so dicht wie z. B. bei kugelförmigen_
Gebilden, so daß der Strömungswiderstand für die renngase nicht zu groß ist. Durch
die= Gleichheit - der- Körper wird den Brenngasen auf dem ganzen Schachtofenquerschnitt
ein gleichmäßiger Durchgang geboten. Dadurch wird insbesondere für die Brennzone,
eine gleichmäßige Wärmeübertragung an das Brenngut und damit eine gleichmäßige Sinterung
aller im Querschnitt des Schachtofens liegenden Körper gewährleistet.
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Die, vo-r dem Einbringen in den Schachtofen getrockneten kleinen Formlinge
verändern nach dem Einfüllen ihre eingenommene Lage beim Absinken der Schüttung
im Schacht nur unwesentlich, so daß sie praktisch den gesamten Schacht in gleicher
Lage durchwandern. Auf diesem- Weg werden sie durch die die Hohlräume der Schüttung
durchströmenden heißen Brenngase allseitig umspült und bis zur Sinterung gebrannt,
ohne daß eine die erforderliche Sinterungstemperatur wesentlich übersteigende Außentemperatur
angewendet werden muß oder eine lange Brenndauer erforderlich ist. So brauchte z.
B. die Erhitzung einer Titanverbindung in Pulverform und in einer Schüttung von
20 cm Höhe auf 1000° C 5 Stunden, während die gleiche Menge des Stoffes in gleicher
Schütthöhe, jedoch zu Kleinkörpern verformt, in etwa 30 Minutenerhitzt werden konnte.
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Um mit den in einem Schachtofen üblicherweise zu erreichenden Höchsttemperaturen
eine gute Sinterung herbeizuführen, kann den Körpern bei der Formgebung ein Sinterungsmittel
zugegeben werden, das die Sinterungstemperatur des reinen Stoffes, z. B. der Magnesia,
herabsetzt. So wird z. B. schon bei den für das Sintern des sonst gebräuchlichen
Magnesits angewendeten Brenntemperaturen auch hier eine gesinterte Magnesia erhalten,
wobei die Menge des Sinterungsmittels um etwa ein Drittel der Menge gegenüber den
sonst erforderlichen Mengen bei stückigem Gut herabgesetzt werden kann.
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Die über den Brenngaseinmündungen liegende Säule des zu sinternden
Gutes darf nur eine geringe Höhe haben, damit das Gewicht der Säule die tiefstliegenden,
durch Sinterung noch nicht verfestigten Körper nicht zerdrückt, da deren Festigkeit
vor Beginn der Sinterung einen Minimalwert durchläuft. Nach unten begrenzt sich
die Schütthöhe des Gutes durch den Temperaturabfall der Brenngase, die dem nachzufüllenden
Gut mit einer möglichst niedrigen, jedoch über dem Taupunkt liegenden Temperatur
entgegengeführt werden sollen.
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So ergab sich z. B. bei Magnesiumhydroxyd und zylindrischen Körpern
von 1,6 cm Durchmesser- und etwa 4 cm Länge eine zweckmäßige Schütthöhe über der-
Brenngaseinmündung von etwa 1 m. Trotz dieser geringen Schütthöhe ist die Temperatur
der Abgase aber nur gering und betrug bei stetiger Zufuhr von frischem und fortlaufendem
Abzug von gesintertem Gut sowie bei einer Temperatur der zugeführten Heizgase von
etwa 1700 bis 1800° C nur 200 bis 2S0° C. Diese niedrige Abgastemperatur, die nicht
höher liegt als bei den üblichen Schachtöfen mit Schütthöhen von 3 m und mehr, ist
überraschend. Bei dieser niedrigen Schütthöhe kann aber die Festigkeit der kleinen
Körper erheblich niedriger sein als bei den gegebenen Schütthöhen in den üblichen
Schachtöfen. Die kleinen Körper können daher ohne Zusatz von Bindemitteln oder doch
mit einem erheblich geringeren Anteil an Bindemitteln, als bisher erforderlich war,
hergestellt werden.
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Aber auch der Schachtofen kann entsprechend niedriger sein, was eine
erhebliche Materialersparnis bedeutet.
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Damit die Körper bei ihrer dichten Lagerung im Schachtofen bei eintretender
Sinterung nicht verkleben, können sie vor dem Brennen noch mit einem Stoff bestäubt
werden, dessen Sinterungstemperatur über der angewandten Brenntemperatur liegt.
Zweckmäßig ist es hierfür, den Ausgangsstoff ohne Zusatz von Sinterungsmitteln zu
verwenden.
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Für den Schachtofen eignet sich insbesondere ein rechteckiger oder
diesem, angenäherter ovaler Querschnitt mit den Einführungen der Brenngase an Längsseiten,
wobei sowohl außerhalb des Schachtes gebildete Verbrennungsgase eingeführt als auch
solche innerhalb der Schüttung durch Verbrennen von an Längsseiten eingeführten
Heizstoffen, wie Gasen und Ölen, und Verbrennungsluft gebildet werden können.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können außer -Magnesiumverbindungen
auch staubförmige Titanfarbstoffe, Dolomitmehl, feinstkörniges Aluminiumoxyd und
andere fein- und feinstkörnige mineralische Stoffe in körniges Gut übergeführt werden.