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Verfahren zur Zerkleinerung gesinterter, kompakter Körper
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Zerkleinerung gesinterter,
kompakter Körper, bei dem die Körper zunächst erhitzt und dann abgeschreckt werden.
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rnsbesondere dient das Verfahren zur Zerkleinerung solcher gesinterter,
kompakter Körper, die im wesentlichen aus den Silikaten, Boriden und/oder Karbiden
der übergangselemente der IV., V. und VI. Gruppe des periodischen Systems bestehen.
Der Ausdruck »im wesentlichen bestehen«, wie er hier verwendet wird, soll ausdrücken,
daß die Körper wenigstens zu 90 Gewichtsprozent aus einer der Verbindungen oder
einem Gemisch von zwei oder mehr der obengenannten Verbindungen bestehen.
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Es gibt viele Produktionsverfahren, die eine Vorzerkleinerung gesinterter,
kompakter Körper verlangen, ehe das Zerkleinerungsprodukt durch übliche Brech- und
Mahlverfahren weiter verarbeitet werden kann.
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Es ist bekannt, zur Zerkleinerung von Erzhaufwerk, Gestein od. dgl.
dieses durch Flammen zu erhitzen und danach durch Wasser abzuschrecken. Bei diesem
Verfahren bildet sich aber, sobald das Wasser mit dem erhitzten Körper in Berührung
kommt, auf der Oberfläche des Körpers ein Dampffilm, der den weiteren Wärmeaustausch
zwischen dem Wasser und dem erhitzten Körper stark behindert, ja sogar unterbinden
kann.
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Es ist ferner bekannt, in einem Fließbett das in den Fließzustand
gebrachte Material mechanisch zu zermahlen, beispielsweise dadurch, daß in dem Fließbett
Mahlwerkzeuge in der Art einer Walzenmühle angeordnet sind. Dabei wird das in den
Fließzustand versetzte Material zerkleinert und laufend erneuert.
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Es ist ferner bekannt, in elektrolytischen Zellen zur Gewinnung von
Aluminium die Kathodenstromleiterelemente aus einer gesinterten, kompakten Masse
herzustellen, die im wesentlichen aus den Karbiden und/oder Boriden von Titan, Zirkon,
Tantal und Niob bestehen. Diese Elemente ragen durch den Boden oder die Seitenwand
in die Zelle oder sie hängen von oben von den Stromleitungen oder Stromschienen
in die Zelle hinein. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit ist es zweckmäßig, solche
Elemente wiederzugewinnen, die der Erosion während des Betriebes der Zelle unterliegen
oder die versehentlich beschädigt wurden, damit sie zur Herstellung neuer Elemente
verwendet werden können. Diese Elemente sind aber sehr hart, und daher müssen sie
in relativ kleine Teile zerbrochen werden, bevor sie weiter vermahlen werden, weil
sie sonst durch das Material der Mahlvorrichtungen erheblich verunreinigt werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Zerkleinerung kompakter,
gesinterter Körper zu schaffen, welches einen guten Wirkungsgrad hat und dadurch
einen großen Durchsatz ermöglicht und das bei der praktischen Verwirklichung mit
geringen apparativen Mitteln bei niedrigen Kosten auskommt.
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Erreicht wird das gemäß der Erfindung dadurch, daß die Abschreckung
der Körper in einem an sich bekannten Fließbette durchgeführt wird, das aus Materialteilchen
besteht, die durch eine Kühlflüssigkeit in den Fließzustand versetzt sind.
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Die Materialteilchen des Fließbettes unterstützen dabei die Zerstörung
des Dampffilmes, der sich normalerweise um einen Körper bildet, dessen Temperatur
oberhalb des Siedepunktes der Flüssigkeit liegt, in die der Körper eingetaucht ist,
wodurch der Wärmeaustausch zwischen dem heißen Körper und der Flüssigkeit ganz beträchtlich
erhöht wird. Das führt zu einer wesentlich schnelleren Abkühlung der Außenseite
des Körpers und damit zu einem größeren Temperaturgradienten und großen Spannungen
innerhalb des Körpers, wodurch wiederum Brüche in dem Material hervorgerufen werden.
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In vielen Fällen werden durch die thermischen Schocks in dem Körper
nur Risse erzeugt, so daß däs Zerbrechen dann dadurch vollendet werden muß,
daß
der Körper nach der Behandlung in dem Fließbett Stößen oder Schlägen ausgesetzt
wird.
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Das thermische Schocken des Körpers durch Behandlung in dem Fließbett
und die anschließende Schlag- und Stoßbehandlung des Körpers kann mehrere Male wiederholt
werden, bis er in Stücke der erforderlichen Größe zerfallen ist. Es hat sich aber
gezeigt, daß häufig je eine Behandlung ausreicht.
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Das Zerkleinerungsprodukt kann dann in üblicher Weise auf eine Teilchengröße
weiter zerkleinert werden, die zur Verdichtung und Sinterung geeignet ist.
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Nachdem der Körper zerbrochen und schließlich zu kleinen Teilen zerkleinert
und zermahlen worden ist, die die gewünschte Größe haben, kann die erhaltene Körnung
zur Wiederverarbeitung verwendet werden. Es ist oft von Vorteil, etwas neue Körnung
dem wiedergewonnenen Material zuzusetzen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders anwendbar auf Körper,
die im wesentlichen aus wenigstens einer der Verbindungen bestehen, die in der Gruppe,
welche die Silikate, Karbide und Boride der Übergangselemente der Gruppen IV, V
und VI des Periodischen Systems umfaßt, enthalten sind.
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Die Erfindung wird nun an Hand des nachfolgenden Beispiels beschrieben.
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Ein zylindrischer Körper, der im wesentlichen aus einem kompakten,
gesinterten Gemisch von 7011/o Titandiborid und 30% Titankarbid besteht, einen Durchmesser
von 7,5 cm besitzt und 30 cm lang ist, wurde aus einer Aluminiumreduktionszelle
wiedergewonnen und soll zur Herstellung neuer Körper verwendet werden. Der Körper
wurde gleichmäßig in einem elektrischen Muffelofen auf eine Temperatur von ungefähr
800° C erhitzt und dann in ein Fließbett aus Bleiteilchen von 1 mm Größe gebracht,
die durch Wasser in den Fließzustand versetzt wurden. Das Wasser strömte mit einer
zeitlichen Durchsatzmenge von etwa 40001/min/m2 vertikal durch das Bett nach oben
hindurch. Diesem Abschreckvorgang, der ruhig und ohne zu spritzen verläuft, wurde
der Körper etwa 1 Minute ausgesetzt und dann herausgenommen. Danach ließ sich der
Körper durch sanftes Anschlagen mit einem Hammer in ungefähr 2,5 cm große Stücke
zerschlagen. Diese Stücke wurden erneut erhitzt und in der gleichen Weise in dem
Fließbett abgeschreckt. Die entstandenen Teilchen besaßen eine geeignete Größe,
um sie in einem Backenbrecher und schließlich in einer Kugelmühle weiter zu zerkleinern.
Das so behandelte Material war zur Herstellung neuer Körper geeignet. Der zu zerkleinernde
Körper soll mit einer Temperaturdifferenz von wenigstens 575° C thermisch geschockt
werden. So ist z. B. ein gesinterter, kompakter Titandiboridkörper erfolgreich in
Teile zerkleinert worden, indem man ihn auf eine Temperatur von 600° C erhitzte
und ihn dann in ein Fließbett mit Wasser von Raumtemperatur eintauchte. Die Teilchen
des Bettes haben vorzugsweise eine Korngröße im Bereich von 0,5 bis 5 mm, und die
Kühlflüssigkeit wird mit einer Geschwindigkeit zugeführt, die im Verhältnis zu der
Masse der Teilchen ausgewählt wird und ausreicht, die Teilchen im Fließzustand zu
halten. Die Kühlflüssigkeit wird unter Druck einer Vorkammer zugeführt und strömt
durch einen porösen Boden der Kammer, auf dem die Teilchen liegen.