DE1471331A1 - Bauxit-Schleifkornmaterial und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents
Bauxit-Schleifkornmaterial und Verfahren zu dessen HerstellungInfo
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- DE1471331A1 DE1471331A1 DE19601471331 DE1471331A DE1471331A1 DE 1471331 A1 DE1471331 A1 DE 1471331A1 DE 19601471331 DE19601471331 DE 19601471331 DE 1471331 A DE1471331 A DE 1471331A DE 1471331 A1 DE1471331 A1 DE 1471331A1
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- C09K3/1409—Abrasive particles per se
- C09K3/1418—Abrasive particles per se obtained by division of a mass agglomerated by sintering
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Description
* 9, Alia loae Peienfanwatt·
"Ua 1OfiÖ Dr.-lng, HANS RÜSCHKE
DipL-lng. HEiMZ ÄOUUR
i Mönchen 271 Pieiuenouer Sfr.2
14 7t
33UB
C 19 o56TO/8ob) '
unser Zeichen H 6565/ -K 235
Horton Company» foroester 6, Massachusetts, V. St*. A*.
'•Bauxit-Sohleifkornmaterial und Verfahren zu dessen Herstellung"
Die Erfindung betrifft ein Bauxit-Schleifkornmaterial mit
Siög enthaltenden Verunreinigungen und ein Verfahren zur Herstellung
eines derartigen Schleifkornmateriais* in dem
eäleinierter natürlicher Bauxit sm einem Pulver zerkleinert
wird und die Eulverpartikel dann zusammengedruckt werden*
Es wurdin frtOifir vtrsehiedenö Behandlungen für das Verarbeiten
von in der Natur vorkommenden Bauxiten irorge»
das Sinter» solöh©r Materialien isweeks
und abrie df ester Gegenstands und
gthört©* Alle diese
befassten sich jedoch mit der Herstellung eines geformten Körpers relativ erheblicher Grosse, der
für spezielle Zwecke brauchbar war oder in Form von Steinen oder Ziegeln vorlag, die zum Zerkleinern (Grobzerkleinern)
nach dem Sintervorgang zwecks Gewinnung der gewünschten Schleifkörner bestimmt warenο
I ■ -
Wenn auch Schleifmittelkörner, wie ζ .Bo solche nach
dem USA-Patent 2 725 286,. Vorteile für bestimmte Arten von Schleifarbeiten aufzeigten, wurde doch die Entdeckung
unter Einhaltung der hier gegebenen Lehren gemacht, daß man ein noch besseres Schleifmittelprodukt herstellen
kann« Wie nach dem USA-Patent ist das Schleifmittel gemäss
der Erfindung gut geeignet für Gebrauch bei mit starken
Beanspruchungen verknüpften Grobschleifarbeitsvorgängenj und in SchleifPrüfungen wurde bewiesen» daß das nach
der Erfindung erzeugte Korn ein weitgehend verbessertes SohXeifvermögen (Schleifwirkung) gegenüber allen bisher
bekannten Schleifmitteln besitzt* Grobschleifen (snagging) ist ein Ausdruck für die Schilderung eines mit schwerer
leanspruöhung verbundenen Schleifarbeitsvorganges, der
sich gegen die Oberfläche eines Blockes oder Barrens, euB»
von einem rostfreien Stahl vollzieht» der zum Var* ader
Bearbeiten in Walzwerken in den richtigen Zustand gebracht wird*
#Οθΐ04/-Ο7θ-1
Es ist ein Verfahren zum' herstellen von Sohle if körpern
bekannt (DBP 939 377), dessen Herstellung durch Auftreiben des Oxydschlickers, vorzugsweise mit Wasserstoffperoxyd
und anschliessendeiirBrennen erfolgt· Dies ergibt jedoch
Schleifkörper mit porösem Korn.
Es ist die der Erfindung zu G-runde liegende Aufgabe, ein
Sohleifmaterial zu schaffen, das eine sehr grosse
Dichte und eine besonders harte Oberfläche der Einzelkörner
aufweist.
Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß jedes Korn eine gegenüber seinem Inneren härtete Oberfläche
aufweint, die einzelnen Kristalle jedes Korns vollständig selbstgebunden sind und eine Grosse von unter T/u bis
nicht über 30 / /u aufweisen, und daß die SiOp-Phase in
den Zwischenräumen zwischen den wahllos orientierten Kristallen jedes Korns gleichmässig verteilt ist.
G-emäss der Erfindung wird ein Schleifkornmatörial geschaffen, das gesinterte Körner von Bauxit- aufweist, wobei
jedes Korn-das Kennseichen einer all-gemein glatten Oberfläche
von seiner -Sinterung her 'besitzt iühd in^isiich; «"ine regellxj^e- ;
(nichtbevorzugt'e)c 'Kristallorientievfeung' außKeässdl^,;. wq>b'ei -ein.·.>-..;^.
grosser Anteil der Kristalle eine G-rösse von etwa 5 Mikron
bis 30 Llikroii hat«
• -4-
90980A/0791hftrAv ...._ BAD OfUQWAL.
-A-
Auch wird gemäss der Erfindung ein Arbeitsverfahren
für die Herstellung des genannten Schleifkornmaterials+ vorgeschlagen, das aus folgenden Stufen besteht«
Die Bauxitteilchen werden in Anpassung auf die endgültige Schleifkorngrösse agglomeriert und.bei einer Temperatur von etwa 1370 bis 1570 C während eines Zeitraums von
etwa 4 Stunden bis 15 Minuten gesintert, wobei die Zeit umso kürzer ist, Je höher die Temperatur ist»
für die Herstellung des genannten Schleifkornmaterials+ vorgeschlagen, das aus folgenden Stufen besteht«
Die Bauxitteilchen werden in Anpassung auf die endgültige Schleifkorngrösse agglomeriert und.bei einer Temperatur von etwa 1370 bis 1570 C während eines Zeitraums von
etwa 4 Stunden bis 15 Minuten gesintert, wobei die Zeit umso kürzer ist, Je höher die Temperatur ist»
Dabei kann man die Sinterung durch kontinuierliches Einbringen
der in Anpassung auf die endgültige Schleifkorngrösse agglomerierten Bauxit teilchen in einen Drehrohrofen durchführen ο
Zum Unterschied zu den bekannten lehren und unter Befolgen der Erfindung wird Haturbauxitmaterial nach Unterwerfen
einer Vorbehandlung zu agglomerierten (zusammengeballten) Partikelmassen ausgebildet, die den gewünschten Korngrössenbereich
für das Schleifmittel nach der Erfindung aufweiseno Dann werden die zusammengeballten Massen zwecks Erzeugen
des fertigen Schleifkornes einer Sinterungsstufe unterworfen«.
Wie in dem USA-Patent 2 725 286 angeführt wird, wurde es früher als notwendig gelehrt, eine gebrannte Schleifmittel-
90980A/0791
zusammensetzung zu zerkleinern ("brechen) und dieses zerkleinerte
Material für Gebrauch' in Schleifscheiben auf Feinheit
(des Kornes) abzusieheno Bei diesem bekannten Arbeitsverfahren
ergibt sich ein Abfall an Feingut, der nicht leicht wieder in den Kreislauf geführt werden kann, und weiterhin scheint der
reine Vorgang eines Zerkleinerns eines gehärteten Kornes schwächere Gestaltungsformen von Körnern zu erzeugen»
Die Körner gemäss der Erfindung werden unmittelbar auf ihre
Grosse ausgebildet und erhalten vorzugsweise vor der Brennoder Sinterungsstufe eine feste Gestalt; sie können nicht nur
ohne Durchführung des schwierigen Brechens und Siebens eines hartgewordenen Schleifmittels, wie dies bisher typisch
war, gefertigt werden; sondern es wurde festgestellt, daß die Schleifmittelkörner gemäss der Erfindung in eine harzfÖrmige
Grobschleifscheibe (Vorsohleifscheibe) eingearbeitet
oder einverleibt werden können, um ZoB. eine viel grössere
Menge von Werkstoffentfernung im Verhältnis zur Scheiben-^
abnutzung zu bewirken, im Vergleich mit irgendeinem der bekannten Grobschleifmittel, die bisher benutzt wurdeno
Kürz gesagt wird bei Durchführung der Erfindung vorzugsweise Gebrauch von einem calcinierten ijaturbauxit als Ausgangsmaterial
gemacht <» Ein solcher Bauxit wird auf Pulverform
kleinert, die ein© sehr kleine durchschnittliche
aufweist· Vor dem Sintern wird der gepulverte Bauxit zusammengedrängt
oder verdichtet (kompaktiert) und zu agglomerierten Massen aus Partikeln ausgebildet, wobei jede einzelne Masse
von solchen Partikeln auf eine Grosse so klassiert wird, daß diese innerhalb eines Bereiches fällt, der annähernd der-
*ΐ Γ
selbe oder etwas grosser als der gewünschte Grössenbereich
und der Grössenverteilung ist, die im fertigen Schleifkorn
verlangt sein mag.
"Die"grünen" aus Partikeln zusammengeballten (agglomerierdien)
Massen werden vorzugsweise vor dem Sintern gebildet, um die festeste Korngestaltsform zu haben, die vereinbar ist mit dem
Gebrauch, dem das Fertigprodukt zugeführt vrerden sollo Diese
Gestalt soll der Lehre nach allgemein kugelförmig sein, muss aber eine hinreichende knollige Oberflächenausbildungsform
haben, um eine feste Bindung mit dem Harz oder einem anderen
gewählten Binder zu ermöglichen<■ Die ausgeformten und zugerich-
-
teten (sized) Körner werden dann bei einer Höchsttemperatur·
unterhalb der Schmelztemperatur des Bauxits gesintert, um einen geregelten Grad an ITmkristallisation innerhalb der
Körner hervorzurufen, wobei das Sintern so genügend lange fortgesetzt wird, daß die Bildung (formung) der erfindungsgemässen
Körner vollendet wirdt Die fertigen Körner können dann erneut gesiebt und klassiert werden, wie dies für die
einzelne besondere Benutzung, für die das Korn bestimmt ist, erfqrderlich ist. $un folgt eine ausführlichere Beschreibung
d§r vorliegenden Erfindung ο
$09004/0711
—Υ—
Bei der Herstellung des Schleifmittelproduktes der Erfindung
v/ird Naturbauxit, so wie er von der Abbaus teile herkommt, vorzugsweise
Calcinierungs- und Vorzerkleinerungsstufen (Brechen)
ausgesetzte Gewöhnlich erfolgt die Caleinierung an der Abbausteile, und dort wird der dehydratisierte Bauxit auf einen
Grossenbereich von roh 25,4 nun. -Stücken oder feiner zerkleinert·
Hierzu dienten mit Erfolg Demerara, Surinam-Bauxites wie auch ein
heimische und Metallsorten von Arkansas-Bauxit ο Ihre Erze sind
leicht verfügbar und unter Hinweis auf die Beschreibung, in der die einschränkenden Faktoren durch einfache Versuche
heraus bestimmt werden, ist zu ersehen, daß ein geschulter Chemiker imstande sein wird, andere benutzbare Bauxite im voraus
zu nennen oder einzuplanen.
Die folgenden Zahlenwerte zeigen die Bereiche von Analysen
von Bauxiten, die denen ähnlich oder gleich sind, mit denen in der Erfindung gearbeitet wird. Bekanntlich weichen Zusammensetzungen
natürlich vorkommender Bauxite voneinander sogar mit Unterschieden innerhalb verschiedener Bereiche an derselben
Abbaustelle ab, hinsichtlich ihres Anteilverhältnisses samt den anderen Verbindungen; und daher soll die folgende tabellenmässige
Aufstellung nur als allgemein typisch für die Zusammensetzungen
derjenigen Bauxitsorten angesehen v/erden, die für die Erzeugung zufriedenstellender Schleifmittelkörner benutzt
sind ο · . ,
-8-
909804/0791 At „ f
* <-; v 8 \ a Q 8 $ o ■;
Analysen vom calcinierten Bauxit
TiO,
H9O Glühverlust
* b.etwa 10000C
MgO
. 4,16 5,49 |
bis | 2,68 8,65 |
bis | |
em erara | 5,65 •6,14 |
bis | 1,41 1,65 |
bis |
.3,o6 :4,O1 |
bis | 2,26 4,85 |
bis |
2,24 bis 79j98 bis o,1o bis
2,66 92,82 o,34
2,75 bis 89,o1 bis o,16 bis 3,o9 89,17 1,32
3,18 bis 87,17 bis o,34 bis 3,5o 89,44 1,61
o,12 bis 0,09 bis o,o1 bis o,25 o,24 0,06
o,21
o,o5
o,28
o,23
. 0,08
• ©0 9SOA/07 91
CO CO
Der calcin.ie.rte. Haturbauxit wird dann einer weiteren
Grobzerkleinerung oder einem anderen geeigneten Arbeitsvorgang unterworfen, um seine Größe auf eine annähernd
solche zu verringern, daß er beim Sieben durch ein Sieb
von etwa 1,19 Bim lichter Maschenwexte (16 mesh) oder feiner
hindurchgehen würde. Das Material braucht in diesem Stadium nicht abgesiebt zu werden und eine annähernde Sortierung
der Größe nach in der Größenordnung des Siebes mit einer i lichten Maschenweite von 1,19 nun kann mit einem Durchgang
durch eine geeignete Walzenmühle vollendet werden, in der
die Walzen zueinander dicht eingesetzt sind.
Der (grob) zerkleinerte Bauxit kann dann weiterhin hinsichtlich seiner Partikelgröße, wie z. B. durch Behandeln
in einer Kugelmünle größenmaßig vermindert werden. Zu diesem Zweck wird der zerkleinerte Bauxit vorzugsweise
in. eine Aufschlämmung annähhernd mit gleichen Gewichten
von Wasser und Bauxit übergeführt, um eine passende Konsistenz
in der dem Arbeitsgang in der Kugelmühle eingebrachten Beschickung zu erzeugen. Die Bauxite der oben aufgezählten Art können dieser Kugelmühlenbehandlung in einer
herkömmlichen Mühlenart, wie a. B. einer 76,20 cm χ 76,20 ' -·
cm (3O'' χ 30'') mit Porzellan ausgekleideten Mühle, unterworfen
werden, die auf etwa 35 U/Min, angetrieben ist. Bine-derartige Mühle kann mit 272,16 kg von Tonerdekugeln,
72,57 kg Wasser und 68,04 kg mittels Walzen grobzerkleiner- ,
" 10 " 147133t
ten Bauxits· beschickt und bis zu 24 Std. betrieben werden;
im Verlauf dieser Zeit werden die vorzerkleiner ten Bauxitpartikel
weiterhin in ihrer Größe bis zu einem Durchschnitt vermindert, die in der Größenordnung von 4-5 Mikron angenommen
wird. Diese Kugelmühlenbearbeitung wird nur solange wie nötig fortgesetzt, was von dem Endgebrauch des Produktes
abhängt. Für bestimmte Verwendungen mag die Partike !größenverteilung nicht zu entscheidend sein, während
für andere Benutzungen die Mühlenbehandlung solange fortgesetzt -werden muß, bis die wirkliche Partikelgrößenverteilung
im Bereich von unter einem Mikron bis zu 10-12 Mikron mit einem beträchtlichen Anteil unter 4 Mikron größenmäßig
liegt. Zum Herstellen von Grobschleifmitteln wurde festgestellt, daß, wenn ein wesentlicher Anteil an
Partikeln größer als 12 Mikron vorliegt, die Körner, die aus einem Pulver mit einem überschüssigen Gehalt an solchen
Partikeln erzeugt sind, nicht die beste Schleifleistung
geben. Die Größe der Partikel in der Größenordnung derjenigen, die durch einen wie oben beschriebenen Arbeitsvorgang
in einer Kugelmühle erzeugt wurde, kann man in einem Reichert Projektionsmikroskop sehen und' annähernd
auf ihren Wert messen, das ein Objektiv von 100 Power hat, so daß sich ein 1000-fach vergrößertes Bild ergibt.
Bs wird zu verstehen gegeben, daß andere Methoden oder Mittel für das Reduzieren des grobzerkleinerten {cru
9Q9&(H/0791
Bauxitiaaterial zu den "benötigten Partikeln sehr feiner
Größe angewenuet werden können. Es kann ein 'Behandeln in einer Strahlmühle (Jet-Mühle) unter Pressluftanschluß
vorgenommen werden, um das vorzerkleinerte (gebrochene)
Produkt in bekannter Weise zu zerkleinern. Es können Kugeltrockenaufbereitungs-
und möglicherweise andere 'Vermahlungssysteme verknüpft mit geeignetem Bewegen und Eontrolle
vorgesehen werden, die der Erzeugung eines passenden Bereiches
der Partikelgrößen und Gestaltungsformen gleich den Partikeln angepaßt werden können, die durch Naßvermaiilen
in der Kugelmühle erzeugt sindj derartige andere
Systeme werden in dieser Erfindung mit in Betracht gezogen.
Dort, wo eine Naßaufbereitung in der Kugelmühle angewendet wird, fließt die Aufschlämmung (Brei) von gemanlenen
Bauxitpartikeln aus der Hühlenvorrichtung heraus und wird dann getrocknet. In Abhängigkeit von den Eigenschaften
des einzelnen "besonderen Bauxits gebraucht man mehr oder v.eaiger Wasser für Erzeugen bester Viskosität
für aen Kugeiiaahlvorgangl Die Aufschlämmung kann in irgendeiner
herkömmlichen Weise getrocknet werden, wie z. B.
durch Abdampfen; bei einer Temperatür von annähernd 85° G
kann eiiie Scaicht von iO*,16"oder 12,70 "cm aus dem'Schlamm,
in etwa 48 Std. in einer normalen Atmosphäre getrocknet werden. Auch können Arbeitsverfahren^1 wife 'ζ. Bl' Filterung"'
■^zwecks 'Beschleunigung
909804/079 1 r s ? 0 Νλ 0 S C: 0 %RlGlNAL INSPECTED
ein Trommeltrockner oder andere Trocknungseinriqhtuhgen
zur Anwendung kommen.
Der so getrocknete Bauxit liegt gewöhnlich in Form eines weichen Kuchens vor oder enthält Klumpen, die
leicht durch Führen durch eine Walzenbrechmühle heruntergewalzt
werden können. Ein gleichmäßig feines trockenes Pulver fällt au s dem Brechwalzwerk heraus und wird für Ausbildung
zu Massen mit bestimmtem Kornformat einer weiteren Verarbeitung unterworfen.
Dieses Pulver oder ein Pulver, das demjenigen aus der Naßaufbereitung in einer Kugelmühle und aus der anschließenden Trocknung entspricht, kann dann einem Verdichtungs-
und Formungsverfahrensgang unterwerfen werden, um vorgelegte Massen von den Partikeln zu selbständigen
(selfsustaining) Körpern zu agglomerieren. Das Verdichten
(Zusammendrücken) und Formen dieses Pulvers, das nicht freifließend ist, kann auf einem von mehreren verschiedenen
Wegen durchgeführt werden.
Geiiiäß der Erfindung werden vorzugsweise abgemessene
Mengen des Pulvers einer Preß einrichtung unterworfen,
die geeignet ist für Erzeugen eines Druckes bis zu etwa 7Oj,15 kg/am (5 tons per square inch), der die Partikel
mechanisch zu einer Beschaffenheit verpreßt, bei der praktisch alle Partikel mit allen der am nächsten liegender
• 9098 04/0791
angrenzenden Partikeln in der Masse, soweit dies möglich
ist, siGh berühren, wobei an den Berührungspunkten ein
Kristallwachstum vorgetrieben wird. Drucke oberhalb
703,15 kg/cm scheinen im Endprodukt keine bemerkenswerte
Wirkung hervorzurufen, und doch muß der Druck von dieser
Größenordnung sein, um so dicht wie nur möglich ein zusammengedrücktes Produkt herzustellen. Das in dieser Weise
agglomerierte gepulverte Material hat genügend Festigkeit, um sich-selbsttragend durch alle restlichen Behandlungsstufen zu sein.
Bei dem bis heute praktisch durchgeführten Arbeitsverfahren
wurden Kuchen vom gepulverten Bauxitmaterial, mit einem Durchmesser von annähernd 17,78 cm und einer
Dicke von annähernd 3,810 cm, so hergestellt, daß man das •Pulver in eine geeignete Form auf einer hydraulischen Presse
einbrachte und es nach mehreren Stoß-Stufen einem Druck von 703,15 kg/cm (5 tons per square inch) aussetzte. Der
so entstaäene "grüne" Kuchen kann einige Preßlamellierungen
aufzeigen, da §r dann oeäoch durch eine in geeigneter
Weise eingestellte Klemmbacke oder eine andere herkömmlicki
Granuliervorrichtung laufen gelassen wird, um den 17,78 cm - Kuchen zu Massen kleiner Größe von agglomerierten
Partikeln zu reduzieren, ist diese Schichtung nicht, unzulässig. Diese grünen Kuchen haben nach Feststellung
z. B. eine solche physikalische Zusammensetzung,
9804/079 1
daß sie mit der Hand auf einem Schüttelsieb geschlagen
werden können, um sie zur verlangten Körnergröße herunterzuschlagen.
Die agglomerierten Partikelmassen aus dem Grobzerkleinerungsvorsang werden dann gesiebt und njaschließend
sortiert. Die Granulate, die durch ein Sieb von 3,56 mm
1. M. (lichter Maschenweite) hindurchgehen und von einem Sieb mit. einer lichten Maschenweite von 1,19 oua (16 mesh)
zurückgehalten werden, liegen in dem Größenbereich, dier für bestimmte Arten von Schleifmittelkörnern benutzt wird;
und solche Massen von agglomerierten Partikeln aus verpreßtem Pulver eines grobzerkleinerten Bauxits werden gesammelt,
wobei die anderen grünen Absiebungen in den Kreislauf rückgeführt werden. Bs wurden mehrere Siebungsverfahrei
benutzt; das am meisten zufriedenstellende war hierbei ein. Rotations- oder rundlaufendes Sieb, das zum gleichzeitigen
Sortieren und Formen der Körner durch Trouime!wirkung dient.
Bei Benutzung anderer Verrichtungen zur Größenbemessung
kann es erwünscht sein, die grünen Massen in einer Trommel
zu stürzen, um sie vor der Sinterung abzurunden.
Das fein gemahlene Pulver wurde zu agglomerierten Massen auch durch ein Auspreßverfahren unter sehr hohem
Druck geformt. Ih diesem Falle kann ein zeitweiliger organischer Binder in Form von Dextrin oder eines Schmier-
&09&CU/0791
fettproduktes "benutzt werden, das "beim Brand aus dem Produkt
herausbrennt. Die Auswahl des Bindemittels muß aber
sorgfältig vorgenommen werden, damit das eine ausgesuchte mit Sicherheit nicht störend auf die Umkristallisierung
einwirkt und es ermöglicht wird, die Feinpartikel in innige
Berührung miteinander zu pressen. Ein mit einem solchen Bindemittel vermischtes Bauxitpulver wurde mit Erfolg
durch ein rundes Mundstück mit einem Durchmesser von 3,04-8
mm verpreßt. Die entstandenen Stränge (Schnüre) können zu Kornnennlängen geschnitten und die Stücke trciumelbehandelt
werden, um ihre Gestalt für das Sintern zu verbessern.
Andere nach Korngröße klassierte Agf-omerationen von Partikeln
wurden unmittelbar durch Bildung in Kautschuk-(Gummi-) Formen hergestellt, die für das Umhüllen des
Pulvers und Erzeugung eines hydrostatischen Druckes auf
aieses verschlossen (trapped) werden können. Da jede Druckabstufung in solcher Verformungseinrichtung erzeugt ^
werden kann, werden in diesem Falle zeitweilige Binder
nicht benötigt. Auch die zusammengedrängten (kompaktierten) and verformten «lassen können leicht aus der Gummiform
dare ι Wenden deren Innseite nach außen abgestreift
werden.
Auch -.v.irde eine Stokes Tablettenpreßmaschine zur Herstellung
uer gewünschten agglomerierten-Massen benutzt,
ja der gepulverte Bauxit edoch nicht· fr:e if-ließend ist .
90 9804/0791
und mit Rücksicht auf die relativ geringe Größe
der agglomerierten Massen werden andere Verfahren zum Zusammendrücken (Kompaktieren) und Ausbilden bevorzugt.
Falls nötig werden die gesammelten agglomerierten Massen einer weiteren Verarbeitung unterworfen, um die
gesonderten- (diskreten) Massen für Erzeugung fester. Körnerformate zu profilieren. Die bevorzugte Gestaltungsf
orm ist annähernd kugelig, wobei aber die einzelnen Körner so genügend knorrig sind, daß ein festes Ineinandergreifen
innerhalb der Bindung bewirkt wird. Das etwa 20-minütige Umwälzen der gesiebten Massen gegeneinander
in einer Trommel hat sich als ganz wirksam für ein passendes Gestalten der Körner herausgestellt, die aus einem verpreßten
grünen Ziegel hergestellt wurden. Oben wurde vorgeschlagen, das Formgestalten gegebenenfalls gleichzeitig
mit dem Sieben der Körner auf Rotationssieben oder auf anderen kraftangetriebenen Schüttel- oder Kreiselsieben durch
zuführen. Die in diesem Grobzerkleinerungs-, Siebungs-
und Gestaltungsverfa-rensgang erzeugten Feinstoffe können
unmittelbar zur Walzenbrecherbeschickun^ rückgeführt werden,
und es wurae bei Einhaltung der bevorzugten Preß-, Grobzerkleinerungs-, Abäeb- una Fo-rmgeounusstufen, v.ie sie
oben umrissen sind, festgestellt, äa2 als Ausbeute annähern«
55 - 68 % an "grünen" agglomerierten !,lassen erzeugt wurden.
BAD ORIGINAL
■ 909804/0791
Die grünen. Körner sind nun fertig zum Brennen "bei
einer Sinterangsteinperatur, die gewöhnlich verschieden ist
und für jeden dieser Verarbeitungsart unterworfenen Bauxit
,■bestimmt werden kann. Bei den mehreren verschiedenen Bauxiten,
mit denen hier gearbeitet wurde, fiel die optimale Sinterungstemperatur in den Bereich von 1375° - 1570° C.
Die Temperatur, "bei der ein einzelner besonderer Bauxit
gesintert werden kann, kann variiert werden; aber verbesserte Ergebnisse sind erzielbar, vorausgesetzt, daß das
Sintern in einem Grad-Bereich an der einen oder anderen Seite der optimalen Temperatur durchgeführt wird, bei der
die Bauxitpartikel wirksam umkristallisiert werden können» Bs ist darauf hinzuweisen, daß die gemäß der Erfindung
empfohlenen Sintertemperatüren für jeden einzelnen Bauxit,
wie dies noch später hier ausführlich hervorgeht, unter der der Schmelztemperatur für solchen Bauxit liegen. Die
Sintertemperatur lenkt die Umkristallisationsgeschwindigkeitk-eweitgehend,
aber die Länge der Zeit, in der die kornklassierten Massen der Hitze bei einer festgelegten
Temperatur ausgesetzt sind, weist auch einen'Zusammenhang
auf, ist aber weniger entscheidend als die ausgewählte Temperatur. So kann eine wirksame Umkristallisierung bei
einer Sintertemperatur von 1425° C bei einer Glühzeit von 10 - 20 Stunden vollendet werden; und derselbe Bauxit wurde
effektiv 15 Minuten bei 1570° O für Erzeugung eines
guten Kornes hoher Dichte behandelt.
8AD ORiGtNAL 9Q98CK/0791
Das Sintern kann auf verschiedenem Wege erfolgen; es wurde festgestellt, daß bei Gebrauch eines Tunnelofens
die Körner in einer 10,16 ein tiefen Schicht in
einer Kapsel zum Durchlaufen des Ofens angeordnet werden können. Beim Gang durch solchen Ofen werden die Körner
einem Temperaturbereich bis zur Sinterte.jperatur ausgesetzt
und bei dieser mindestens 4-5 Std. gehalten. Das entstandene gesinterte Korn kann man leicht aus der Kapsel
nach Kühlung herausnehmen. Nach Feststellung wurden die
einzelnen Körner in ein gehärtetes Schleifmitteiprodukt
übergeführt, das ungewöhnlich gute Eigenschaften" für
Ausputzarbeitsgänge hat. JJs wird festgestellt werden, daß
die Körner in der Kapsel locker aneinander gebunden sind; aber die Körner lassen sich leicht voneinander durch einen
geringen Druckaufwand wevbrechen, wie durch einen solchen
Druck, der durch Quetschen der zusammengepappten Körner
von Hand erzeugt wird.
Gemäß der Erfindung wurden zufriedenstellende Körnerprodukte in einem elektrischen Widerstandsofen wie
in einem gasbefeuerten Ofen hergestellt. Aus Demerara-Bauxit
wurde ein gesintertes Korn durch ununterbrochenes
Zuleiten eines Stromes aus fTennkornagglomeraten durch
einen gasbefeuerten Drehofen, in dem sie bei einer Durchschnittstemperatur
von etwa 1570° O gebrannt wurden, gewonnen. Die Körner wurden durch den Drehofen innerhalb
BAD OfUGWAt
90 9004/0791
15 Minuten oder darunter geführt. Im letzten Falle umstürzten
sich die Körner durch den Ofen im B-rennverlauf;
es trat kein Zusammenkleben auf,
Ungeachtet der für die völlige Erzielung der gewünschten Umkr ist alii sation "benutzten Sinter temperatur
und Zeitlänge wurde festgestellt, daß, wenn die Partikel
in der Masse der Körner in richtige Berührung "beim Anlaufen der Sinterungsstufe kommen, eine lineare Schwindung
(Schrumpfung) von etwa 20 % auftritt. Dies wird hervorgerufen
durch die Partikel in den agglomerierten Massen, die sich unter Erzeugen von Kristallen größerexs tückiger Größe
als die Partikel selbst umbilden, so daß sich die Partikel schließlich in die kompaktere kristalline Form verfestigen.
Die unter Einhalten der Lehre der Erfindung erzeugten
Körner werden gewöhnlich in einem Größenbereich eines Kornes von 2,00 - Q,:.;4 lichter Maschenweite (10 - 20 mesh)
klassiert. Derartige Körner werden in einem Harzbinder eingebunden
und können anderenfalls in einer Schleifscheibe
nach folgenden üblichen Lehren für Gebrauch als Grobschliff-
oder Vorschleif-Sohleifmittel eingearbeitet werden. Die
Körner gemäß der Erfindung arbeiten gleichbleibend gut in allen Sortea von Grobscaleifscheiben, einschließlich solcher
, bei aenen man allgemein .bekannte Füllstoffe verwendet,
ciio den Wirkungsgraa der Gi obpciileifarbeit stiegern.
Bsi praktiscner Durcafüarung der Erfindung wurden
9 0 9 8 (K / 0 7 9 t 0 T f/.v * * O■?:.·: S BAD oFue*HAL
Körner aus Bauxit hergestellt, der in Arkansas, Surinam
und aus demjenigen, der entlang des Demerara River angebaut wird. Der Arkansas Bauxit kann weiterhin den Hausund
Metallqualitäten zugeordnet werden. Alle diese Bauxitmaterialien verbesserten die Ergebnisse im Vergleich zu
Schleifmittelkörnern aus demselben Material aus "bisher bekannten Arbeitsverfahren. Typische Zusammensetzungsbereiche für gegebene Proben dieser Bauxite sind oben
angeführt worden.
Prüfungen haben ergeben, da3 natürliche Bauxitmaterialien,
nach Pulverisierung und Ausbildung zu agglomerierten Massen eine optimale Sinterungstemperatur wie folgt
haben: · ■
g ο 9 3 c | Arkansas | 1410° | G |
Metailqualität | 1375° | G | |
€D -A |
Einheimische Qualität | 1570° | C |
Demerara | 1505° | G | |
Surinam . . | |||
Wie dargelegt ist aie Sinterte ,.perafcux· iür jeaen Tiaaxit
ziemlich entscheidend, und während die afigloiuerierten ilas- '
sen bei einer 'Temperatur ce sintert r/erden j;ö:men, aie etwa
von Jenen angegebenen abweicht, ist die Zeit des Aüssetzen§
des Kornes der .Hitze /Dei uer Temperatur viel τ/eniger
kritisch. Der wichtige Tatbestanc ist aer, da3 Ll^ Gin-
< ter'j.i-;" ce± einer Temperatur unter _ulb -.er . BAD ORIßrNAL
Schmelztemperatur für den einzelnen besonderen Bauxit
und eine so genügende Zeit durchgeführt werden muß, daß
ein wirksames -Ausmaß an Umkristallisation "bewirkt wird,
so daß eine feinkörnige, gleichmäßige,.sichtbar werdende
mikrokristalline Struktur innerhalb der Masse eines jeden Kornes erzeugt wird. "
Die Pichten der entstandenen Körner variieren beträchtlich
in Abhängigkeit von der Porosität des Kornes, wenn dieses mechanischem Druck ausgesetzt ist. Die Brositat
hängt zum Teil von dem Grad des zum Zusammendrucken (Kompaktieren) des Kornes und auch etwas von Art und Menge
der im Naturbauxit vorhandenen Verunreinigungen ab. Die
Dichte des gebrannten Kornes ist eine wichtige Sigensehaft.
die kennzeichnend für die Qualität des erfindungsgemäß entstandenen Produktes ist, die gemessen oder angenähert
auf verschiedenem Wege werden kann; für die Zwecke der Prüfungen in der Erfindung scheint die Pyknometer-Methode
die beste zu sein. Um die Dichte nach diesem System herauszufinden,
erhält man die Dichte einer Hauptmasseprobe und miSt sie wieder nach einem mäßigen Grobzerkleinerungsgrad. Die Probe wird dann schrittweise unterteilt und die
Dichte festgestellt und bei jeder anschließenden Zerkleinerung aufgezeichnet. Wenn die Dicütessahl zum Verflachen
neigt und keine weitere federung bemekrt wird
nach einem anschließenden Grobzerkleinem, dann kann an»
genommen werden, daß alle Porgn beseitigt wurden und daß
9 0 9 δ 04 /07 3 1
der letzte Dichtigkeitswert gleich der theoretischen Dichte
des Produktes ist, je höher die Dichte, desto eng anliegender nähert sie sich der theoretischen Dichte für
dieses Produkt und desto "besser ist das Korn für stark "beanspruchtes
Schleifen.
Die tatsächliche, innerhalb der Körner sich abspielende Umkristallisation kann in einer miskroskopischen Untersuchung
der gebrannten Körner ersehen werden. Die Körner können für diesen Zweck so lange grobzerkleinert werden,
"bis eine durchsichtige Partikelgröße erzeugt ist. Die Einzelkristalle
können dann untersucht und gezählt werden.
Es wurde festgestellt, aaß sich in den gemäß der Erfindung
erzeugten Körnern ein Kristallwachstum gleich der etwa_ zweifachen Größe der Ausgangspartikel im ursprünglichen
Pulver zeigt. So ergibt sich mit einem Korn, das eine durchschnittliche Partikelgröße von 4 Mikron aufweist,
ein durchschnittliches Kristallanwachsen auf 8-10 Mikron,
wenn ein passendes Sintern erfolgte. Sin "Unterbrennen"
während des Sinterungsvorganges (eine zu niedrige {Temperatur oder, was weniger entscheidend ist, Brennen für eine
zu kurze Zeit) führt zu kleineren Kristallen und ergibt einen schwach verfestigten Körper. Bei einem übermäßigen
(iTbej?-) Brande tritt ein unzulässiges Kr ist allwachst.um
auf und kann Anlaß zu Bläherseheinungen geben, Ss wird
angenommen, daß diese lenkung der Umkristallisierung unter
Einhaltung der Lehren der Erfindung einer der Faktoren
* BAD ORIGINAL
S098(H/0791
sein mag, der die überraschenden angegebenen Ergebnisse
herbeif iihrt.
Eine andere kennzeichnende Eigenschaft des erfindungsgemä3en
Produktes, das über die Struktur etwas aussagt, ergibt sich aus der Sandgebläsedurchdringungsprüfung,
die wirklich eine Prüfung auf Abnutzung durch Kerbschlag ist. IL'ine Probe von einem gegebenen Produkt wird der Kerbschlagwirkung
(impact effect) ausgesetzt, die durch Blasen einer festgelegten Menge von einem besonders bezeichneten
Sand gegen eine Oberiläche des Produktes bei einem besonderen Luftdruck hervorgerufen wird. Die bei den durchgeführten
Versuchen erhaltenen Vierte bei den Versuchen mit dem Sand%ebläse sind diejenigen Ergebnisse, die von
entweder eineJi oaer 2,3 oder 4 Gebläsestößen herrühren,
die jev/siiü mit 253 cc ja. eines Standard-Kieselsäuresandes
(Ottawa) mit einer Größe von 24-30 Grit gemacht wurden, una. zwar aurcii Blasen (Strahlen) durch eine Düse, deren
"Durchmesser 6,350 mm betrug, bei einem Gebläsewind bei
1,75 kg/cm Druck über eine Zeit von 30 Sekunden.
ά.--s „'enrii-iüx-nprodukt (grain sized product) gemäß
der'ürf indan- nicht unmittelbar .lurch diese Sandblasverfaiix'en
mit Rücksicht aaf aie relativ geringe Größe der
erzeugten Körner geprüft werden kann, wurden Prüfscheiben
.uit einem· "D^rei-iÄGSser von 5>08 ca aus demselben gepulverten
909804/0791
Bauxitmaterial gefertigt, aber in derselben Weise gebrannt. In bestimmten Fällen können die .Scheiben auch
so untersucht werden, daß ein Hinweis auf die lineare Schrumpfung, die sich aus der Brennstufe ergibt, gegeben
wird. Solche Scheiben können der oben beschriebenen Durchdringungsprüfung mit eiern Sandgebläse nach dem Brande
unterworfen werden, um die Zähigkeit (Widerstandsfähigkeit)
des gebrannten Produktes gegen Abirieb durch Schlagwirkung festzuhalten. Bin gutes Schleifkorn soll eine Penetration
von weniger als 0,05 mm, vorzugsweise von nur 0,00 - 0,02 mm beim ersten Schluß zeigen. Die erste BJieung (Scauß)
gegen die Scheiben, erzeugt aus dem Naturbauxitpulver, wie
dies hier dargelegt wird, zeigt eine geringe Penetration als aufeinanderfolgende Blasungen, was darauf hinweist,
daß die Oberfläche härter oder widerstandsfähiger gegenüber einem Abrieb durch Schlagwirkung als das Innere ist.
So kann vernunftmäßiß bedacht werden, daß jede einzelne
der erfindungsgemäßen kornklassierten Müssen eine höhere
Oberfläche oder Haut hat, was. ein wichtiger Yorteil in einem Sohleifmitte!produkt ist.
Um einen Vergleich hinsicatlich der HMrte des erfinaungsgemäßen
Produktes und der Härte einer bekannten Substanz zu zeigen, wurde ein Stück Scheibenglas· derselben Sand-Gebläseprüfung
unterzogen. Die Penetration bei;a ersten
Blasen betrug 4,41 jam ia Vereinich zu 0,0^ zua bei demselben
Vorgang gecen das Produkt uaci eier A'rf indu_ig. So icb as
9098 0 4/0791
offenbar, daß ein gesintertes Produkt, z. B. ein solches
nach der Lehre der Erfindung annähernd 220 mal so widerstandsfähig
(sähe) gegen Sandgebläsedurchdringung oder Abrieb durch Stoß oder Schlag ist, als es der lall bei
Scheibenglas ist«
Bei einem typischen praktischen Ausführungsbeispiel
gemäß der Erfindung wurde ein calcinierter Demerara-Bauxit
einer Bearbeitung in einer Kugelmühle unterworfen.
Diese Arbeit in der Kugelmühle wurde an grobzerkleinertem
(gebrochenem) Bauxit durchgeführt, der eine Partikelgröße von etwa 1,19 lichter Maschenweite (16 mesh) und
feiner iiatte, wobei das zerkleinerte Material zu einer
Aufschlämmung (Brei) mit gleichen Gewichtsmengen von
Wasser und Bauxit ausgebildet wurde. Eine mit Prozellan
ausgekleidete Mühle (76,20 cm χ 76,20 cm) wurde mit etwa
294,84 kg herkömmlicher hochtonerdehaltiger Kugeln und
etwa 136,Od fcg Aufschlämmung beschickt. l>ie Mühle 'wurde
24 Stunden bei etwa 35 U/Min, in Rotation versetzt.
Beim Betrachten des entstandenen Mühlenprpduktes in einem
Eeichert-Projektionsmikroskop und bei einer etwa 1000-facehen
Vergrößerung zeigte sich eine durchschnittliche Teilchengröße von etwa 4-5 Mikron mit sehr
90 S 8 0-4/07 9 1
wenigen Partikeln über etwa 12 Mikron. Es wird jedoch
angenommen, daß'"bei dem Maiilv or gang in der Kugelmühle
viele Partikel unter einem Mikron erzeugt warden, wobei
diese Partikel mit einer Größenklassierung inter 1 Mikron am Reichert-Mikroskop nicht gesehen werden konnten.
Die Aufschlämmung wurde aus der Ilühle herausgegossen
und in einer 10,16 - 12,70 cm - SchiGht durch Abdampfen um
85° C herum getrocknet. Dieser Trocknungsar beitsjang erforderte
etwa 48 Stunden, undder entstandene Kuchen ließ sich leicht in einem Walzenbrecher zu einem jTuiver zerkleinern.
Das trockene Pulver wurde in einem zylindrischen Formwerkzeug (Durchmesse!1 = 1'7,?8 cm) angeordnet und ein
Druck von 703,15 kg/cm (5 tons per square inch) auf aas
Pulver ausgeübt, wobei mehrere Stoß-Stufen für Vollendung
des Preßvorganges vorgenommen wurden. Es entstand ein "·
Kuchen mit einer Dicice von 38,10 mm, der dann aus der
3?orm abgestreift wurde.
Die "grünen" Kuchen wurden auf ein Schwingsieb gelegt und wiederholt mit einem stumpfen Gerät geschlagen,
das handgeführt wurde, so daß die Kuchen zu Granulaten mit einer Größe aufgebrochen wurden, da~ sie durch das
Sieb ffcLelen; so erhielt man eine Höchstausbeute mit einer
geringsten Menge an anbrauchbaren Feinanteilen. - Die Granulate bestanden je aus einem agglomerierten Gebilde aus
..,.,,. 909 8 0· A/0791
dicht aneinanaer gepreßten Partikeln. Diese agglomerierten
Massen wurden dann ,durch ein Nest sieb klassiert, und diejenigen,
die durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 3,36 mm (6 mesh) hindurchgingen und auf einem
Sieb mit einer lichten Iviaschenweite von 1,19 nim (16 mesh)
■zurückgehalten wurden, wurden gesammelt. Die anderen Größen der grünen Agglomerate wurden in den Kreislauf zurückgeführt.
Die gesammelten Agglomerate wurden dann in einem
elektrischen Wiaerstandsofen auf eine Temperatur von etwa
15^0° G gebracht und bei dieser 'Temperatur 4 Stunden durchwärmt
gehalten, um die Agglomerate zwecks Erzeugung der gewünschten Schleifmittelkörner zu sintern. Die Körner
wurden in dem Ofen auf Tonerde-Schutzunterlagen oder -Platten
in Schichten von etwa 10,16 c;a Tiefe gehalten- Die einzelnen Körner neigten zum Zusammenvemleben infolge des
Brennens, ließen sich aber leicht durch Druck mit der Hand
auseinanderbrechen. Bs ergab sich, daß eine 5,08 cm-Sclieibe.
aie aus aieseij. r.leicien Demerara-Puiver geformt und zur
se_oe;i Zeit im Ofen gesintert wurde, eine Geoläsesandeindrln/ung
b^i 25~/^u.adratzoll Luftdruck mit 253 Qcm Sand
in einer /jeit von 30 Sekunden halste, die sich von 0,00 mm
bei-n ersten 31ase.i auf ^,02 mm beim zweiten Blasen und
0,0,.. um bei,;; dritten Blasen bewegte.
"■'" ■■■-■'■■·- ■■■■■ Beispiel II . .
Vj'ia:; aridere £? übe- voa ge or ocnenem calcinierten
.": u .::it "v;Irae si'rLdm'3.irIJ.i31.1-ijjrz G:itiü..in.en una de.;iselcen
90980Λ/079.1
Verfahrensgang wie im Beispiel 1 unterworfen. Der calcinierte
Bauxit wurde auf eine Größe von etwa 1190 Mikron
(16 mesh) zerkleinert (gebrochen), in eine Aufschlämmung
(Brei) übergeführt und in einer Kugelmühle - wie oben beschrieben - 24 Stunden vermählen. Das entstandene Pulver
wies beim Betrachten durch das Beichert-Mikroskop eine
Größe von 3-4 Mikron auf, schloß aber vermutlich viele Feinanteile ein, die an diesem Gerät bei 1000-facher Vergrößerung
nicht gesehen wurden. Das getrocknete Pulverprodukt aus der Kugelmühle wurde unter einem Druck von
703,15 kg/cm (5 tons per square inch) bei mehreren
Stoß-Stufen gepreßt, um eine Scheibe mit einem Durchmesser von 1'7,78 cm und einer Dic^e von etwa 3,81 cat herzustellen.
Dieses agglomerierte Produkt ..urde dann durch Schlagen von Hand mit einem stumpfen Gerät '.;ebrocaen, und
die gesiebten und größenklassierten Agglomerate wurden in einem elektriscrien Ofea gesintert. Die Masse aus Granulaten
von agglomerierten Partikeln wurae in einer-10,16 cm
dicken Schicht auf eine Ί1 oner ^e-Platte (batt) auf eine
Temperatur im Bereich von 1505 G erhitzt und dann 3 Stunden
durchwärmt (soaking) ge-iaiten. Lie entstandenen gesinterten
Schleifkörner halteten schwach zusu/üien, -Liefen
sich aber leicht voneinander- abtrennen, ν/όοη sie aus aem
Ofen heraus genommen und gekühlt waren. -Diese 'Körner natten"
eine pygnometrische Dichte von 3,7222.
5,Cö Cdi uiciie, aas demselben Sarin·.merz ;;ef or^te
Sc.eibe, ale in ιζζϊι·?.λ msij-^; V.eise oe -ix.eit
909804/0791
and während desselben Sinter ν or ganges gebrannt wurde,
wurde derselben Sandstrahlprüfung unterworfen. Die erste
Sandbestrahlung zeigte eine Penetration von 0,01 mm,
die zweite eine solche von 0,05 mm und die dritte eine
Penetration von 0,09 eidu Dies war derselbe Sandblasvorgang
wie im Beispiel 1,
Eine andere Probe vom erfindungsgemäßen. Sohleifmittelkorn
wurde mit einem Gemisch von gleichen Teilen, bezogen
auf Gewicht, aus Demerara-, Surinam-, Metall- und einheimischen
Bauxiten zubereitet. Der calcinierte und gebrochene Bauxit wurden in gleichen Mengen ausgewogen und
gründlich vermischt. Das entstandene Gemisch wurde demselben, in Beispiel 1 beschriebenen Behandlungsvorgang
in der Kugelmühle unterworfen. Nach einer mikroskopischen
Untersuchung des nach 24· Stunden gewonnenen Pulvers erwies sich eine durchschnittliche Partikelgröße von etwa
4 Mikron von den.jenigen, die man am Reichert-Mikroskop
mit einer 1000-fachen Vergrößerung erkennen konnte.
Das in der Kugelmünle behandelte Pulver wurde unter
2
einem Druck von 703»15 kg/cm, mit mehreren Stoß-Stufen zu einer Scheibe mit einer Dicke von 3,81 cm zu einem Durchmesser von 17»75 cm geformt. Der entstandene Kuchen wurde von Hand mit einem stumpfen Gerät gebrochen,während
einem Druck von 703»15 kg/cm, mit mehreren Stoß-Stufen zu einer Scheibe mit einer Dicke von 3,81 cm zu einem Durchmesser von 17»75 cm geformt. Der entstandene Kuchen wurde von Hand mit einem stumpfen Gerät gebrochen,während
809804/079
er gleichzeitig einem Siebborgang unterworfen wurde; und
die gesiebten und größenmäßig'klassierten Agglomerate wurden in einem elektrischen Widerstandsofen der Sinterung
unterworfen. Die Granulate wurden auf eine Temperatur in der Größenordnung von 1370° im Ofen gebracht und wurden
dann 4 Stunden lang durchglühend gehalten. Nach Feststellung hatten die entstandenen Körner eine Pyknometerdichte
von 5,64/.
Nun wurde eine Sandstrahlprüfung aurchgcfünrt
an einer 5*08 cm Scheibe, die gebiJcet wurae aus einem
Kugel.au ilenpulver , in de^ in Koiübina-ion uer Bemerara-,
Surinam-, Metall- und einheiiaische Bauxit dieses Beispiels enthalten waren, und die gleichzeitig jiit den üben
angegebenen Körnern gesintert war. ITach dea erste·.! Blas-vorgang
ergab sich eine anfängliche Stο :;abriebdurchdringung
(-Penetration) von 0,02 mm, nach dem zweiten eine Penetration von 0,07 mm und nach dem dritten eine
solche von 0,13 mm·
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung
wurde eine Probe von Demerara-Bauxit calciniert
und gebrochen und einem Naßmahlvorgang in einer
Kugelmühle 24· Stunden land wie im Beispiel 1 unter-
■ '"r *
BAD ORIGINAL 909θ04/-079-1
worfen. Die an einem Reichert-Mikroskop rait einer 1OOO-fac.en
Vergrößerung erkennbare durchschnittliche Partikelgröße trat mit etwa 4-5 Mikron in Erscheinung. Dieses
Pulver wurde bei mehreren Stoß-Stufen unter einem Druck
- 2
von /05,15 kg/cm, gepreßt, und wieder wurden Kuchen von
etv/u 5,81 cm Dicke und mit einem Durchmesser von 17j?8 cm
auf einem Schwingsieb durch Schlagen von Hand mic einem
stumpfen Gerät gebrochen. Die entstandenen Granulate von agglomerierten Partikeln wurden wie im Beispiel 1 klassiert.
Die axünen agglomerierten Granulate wurden dann
ununterbrochen aurc:~i einen rasbefeuerten Drehofen geführt.
Die Granulate wurden gleichzeitig getro-umelt (umgewälzt)
und durch den Ofen vom 'Bin ..a3- zum Au ΰ la, ie ade geführt.
Die ointerungszone des Ofens wurde bei einer Temperatur
von et..a 1570° G gehalten; und ein Belassen in «...ieser Zone
wurde ::,it etwa 15 Minuten veranschlagt.
Die Körner aus diesem Ar'ceitsverfanron hatten eine
P;. Ica u.-;aeter die ite von 5,618. Da ein Durchführen einer
5,0ci c^-Sc-ieibe arch den Drehofen nicht üÖRlici war,
„üiiLice .licht eine Probe'aus denselben Pulver, das in diesem
Beispiel IV bi.-iutzt wurde, erzeugt werden, uia aie Wiaerstanäsfähigkeit
des Fredaktes ge.^en Kerbscnlagabrieb
zu bei.tiu"i;..ten, v/ie ..ies uurch Su i. strahidurc-i .rin^
geiles sea -..'ird. ■
909804/07
Tabelle I
Die im Nachfolgenden tabellarisch aufgeführten
Werte enthalten die Proben, die oben beschrieben sind, und zeigen andere Beispiele von der Erzeugung des erfindungsgeiuäßen
Schleifkörnes aus mehreren Bauxitarten
zusammen mit der Dichte des entstandenen Produktes und in bestimmten Fällten die Messungen der
Sands tr ahldur chdr ingung.
90 9&CH/079 1
0.6 0 Art der Mühlen Behand lung |
Zeit der Be hand lung Stdo |
T a | bell | It | e I | Glüh zeit Stdo |
Lineare Brenn- Schwin- dung |
g/ccm | Aufeinanderfolgende Sandgebläse- Penetrationen Erzeugt bei 25 / Quadratzoll mit 253 ecm Sand 3o Sekunden. " |
CjO | |
t ΒΔΟ/V086 Bauxit- Durchschn •Sorte Partikel- gro'sse Mikron im Reichert Mikroskp. 1ooo fach |
Nass- Kugel- behand- lung |
24 | Verform- Verfahren |
Ofen- Typ |
Il | Sinter- Temp. 0C |
4 | 23 | 3,672 | o,o2 (2 Schüsse) | |
Arkansas 4 | It | Auspres sen |
Blektr. YiTider- stands- of en |
tt | 1400 | 4 | 3,671 | ||||
" ca«. 4 | tt | 24 | Stokes " Presse vor geformt. 4,762 mm- Pellets |
tt | 142ο | 4 | 19,6 | 3,6o5(Det'n auf 14 Grit Grosse) |
0,oo-o,o2~o,09 VjO |
||
Demerara 4-5 | ti | 24 | Vorform«» 7o3,1| kg/cm |
It | 156o | 4 | 19,7 | 3,634(Det'n an 14 Grit Grosse) |
o,o1-o,o7-o,21 1 | ||
5o$ Demer. 4 509ε Surin. |
M | 24 | ti | 156ο | 3 | 22,5 | 3,722(Det'n an 14. Grit Grosse) |
o,o1-o,o5-o,o9 | |||
Surinam 3-4 | tt | 24 . | It | 15o5 | 4 . | 17,8 | 3,647(DeVn an 14 Grit Grosse) |
o,o2-o,o7-o,13 | |||
2596 Demer· 4 25# Surine 25$ Metal 25$ Domes. |
tt | 24 | ti | 137ο | 4 | 18,8 | 3,577(Det'n an 14 Grit Grosse) |
0,0I-0,04-012 | |||
5o# Surin.4-5 5o# Metal« Grad |
tt | 24 | It | 149ο | ca« 15 Min. |
3,618(Det'n an 14 Grit Grosse) |
|||||
Demerara 4-5 | tt | Gasbe- 157o feuerter Drehofen |
|||||||||
Tabelle II
Die in dieser Tabelle auf gezeiciineten Ablesungen
sind das Ergebnis einer visuellen und mikroskopischen
Untersuchung spezieller Körner, die ge^aäß der Erfindung
erzeugt wurde.
Pr obe
Kornfarbe
Oberflächenbeschaffenheit
Surinam Einheimisch
Metall-Arkansas
Gräulich-1ohfarben
Rötlichbraun Bötlichbraun Mittellohfarben
Glatt Glatt Glatt
rauh
09&04/0791
llilcroskopisdie Eigenschaften
;, robe I'lristall- grocce in Hikron |
Kristall- gent alt |
Porosität Kristall- Orientie rung |
Consti tuents X-ray Identified |
Bemerkungen | Strain |
Durinam 15 | kurs e Balken wenige ascicular |
im we- wahllos sentlichen Null |
^-Al2O3, | feinkörnig dicht mosaik |
üblich |
Einheimisch 12-135 | Balken gestalt vorherr schend |
wahllos | *~A12°3'o | Partikelgrösse ganz hetero- genoRot- Td raun |
In grosseren xtalso |
Hetal . 8-24 | 5o/5o Balken und äquidi mensional |
wahllos | σί"-Al3O3, 2 3 (7t -SiO2 |
80-grit Kör ner ziemlich transparent. Opak nur ganz in der Mitte0 G-erbliolibraun« |
In grosseren xtals ^ Magnetisches γι Material |
Arkansas 9-25 | 5o/5o Balken und mensional |
wahllos | 5Al2O3 5' | Etwas opaker als Metall ΗΙ0. G erblicht*raun β |
In grösseren xtals * |
T
a be -1 1 e IH-A
Hier werden Ergebnisse aufgeführt, die erhalten wurden durch Einarbeiten (Einverleiben) von Körnern
gemäß der Erfindung in. heiße gepreßte harzförmige Grobschleifscheiben, die sonst aus herkömmlicher Fabrikation
sind. Zwei in der Tabelle unte*n mit A bezeichnete Scheiben wurden in einem Stahlwerk unter wirklichen Knppelgrobschleifarbeitsweisen
im Vergleich mit einer Standard- oder herkömmlichen Grobschleifscheibe, die mit B bezeichnet
ist, und für diesen Schleifvorgang benutzt wurde, in Betrieb genommen. Die drei Scheiben wurden auf einer A Midwest
60 H.P. Grobschleifmaschine mit Schwingrahmen bei einem Druck von 238,14 kg für die Standard-Scheibe und 244,9 kg
für Scheiben mit dem verbesserten Korn gemäß der Erfindung betrieben. Sie wurden bei angemessen konstanter Geschwindigkeit
von 2950 bis 3353 Oberfl. m/Min. (9 500 - 11 000
surface feet per minute) betrieben. Die Knüppel, die geschliffen wurden, waren 18-8 und 17-7 rostfreier Stahl und die
Scheiben waren ursprünglich 60,96 cm χ 7j62 cm χ 30,48 cm).
— O ( ~~
Metall- Scheibenkosten je 0,454 kg
Haltbarkeit Entfernung
Posten Nr. Std. kg/Scheibe v. entferntem Metall
Posten Nr. Std. kg/Scheibe v. entferntem Metall
0,035
0,037 0,060
A | 1 | 12,2 | 834,6 |
A | 2 | 10,7 | 730,3 |
B | 1 | 5,9 | 456,3 |
Hieraus ergibt sich., daß Scheiben mit erfindungsgemäßem
Korn in ihnen eine nahezu 200 % längere Lebensdauer hatten und etwa 175 % mehr Metall im Vergleich mit einer
Standard-Scheibe entfernten. Daraus wurde die Schlußfolgerung gezogen, daß Scheiben mit dem Schleifmittel gemäß
der Erfindung hallibarer sind, weniger Staub erzeugten und
weniger Scheibenauswechselungen erforderten.
Es wurden zusätzliche Prüfungen durchgeführt,
die Vergleichsbefunde zwischen früheren Grobschleifscheibenausführungen
und des SchleifVermögens von Scheiben wiedergeben, die ein Schleifkorn gemäß der
Erfindung enthalten. Diese Prüfungen erfolgten auf einer Laboratoriumsschleifmaschine, an der sich die
Scheiben bei 9500 Oberfl.-Fuß je Minute unter Anwendung
eines Druckes von 181,44 kg (pounds) antreiben/
QOpy
9O980A/079 1
Schleifmittel
ließen'. Es wurden aus rostfreiem Stahl bestehende
KfcLÜppel während 15 Minuten Dauer Je Scheibe geschiiffe Die entsprechenden Schleifmittelzusammensetzungen wurd in harzgebunaenen Grobschliffscheiben mit einem Durchmesser von 4o,64 cm und 5,°8 cm Breite mit einer Öffnu von 15,24 cm in der Mitte, untersucht.
KfcLÜppel während 15 Minuten Dauer Je Scheibe geschiiffe Die entsprechenden Schleifmittelzusammensetzungen wurd in harzgebunaenen Grobschliffscheiben mit einem Durchmesser von 4o,64 cm und 5,°8 cm Breite mit einer Öffnu von 15,24 cm in der Mitte, untersucht.
Typische Beispiele ergaben folgendes:
Scheiben-Abschliff
ccm/Std.
Material-Entfernung
kg/Std.
Schleif- Gesamt-Q,alität £i"
Aluminiumoxyd A | 1 | 638 | ,7 | 45 | ,30 | 100 % | 12 | ,8 | k. | W. |
Aluminiumoxyd B | 1 | 245 | ,42 | 41 | ,28 | 110 % | 11 | Λ | k. | W. |
Gebrochener gesinter ter Bauxit USA-Patent 2 725 286 |
1 | 032 | ,39 | 42 | ,18 | 135 | 12 | ,1 | .k. | W. |
Vorgeformter ge sinter-- ter Bauxit |
1 | 196 | ,26 | 63 | ,05 | 265 | 14 | ,8 | k. | V/. |
Aluminiumoxyd A war ein herkömmliches,aus geschmolzene:
Tonerde bestehendes Schleifmittel mit einer Abstufung ; Nachbildung des Größenbereiches und der Form von Körnen
die durch Zerdrücken eines Sinterbauxitziegels nach dei Lehren des USA-Patentes 2 ?25 286 erzeugt wurden.
Aluminiumoxyd B ist ein Grobschleifkorη aus erschmolzer Tonerde, wie es in üblichen Grobschliffscheiben benutzt wird, wobei es eine festere Gestalt und eine etwas
Aluminiumoxyd B ist ein Grobschleifkorη aus erschmolzer Tonerde, wie es in üblichen Grobschliffscheiben benutzt wird, wobei es eine festere Gestalt und eine etwas
unterschiedliche Partikelgrößenverteilung im
9 09 80 A/07 9 1 bad ORIGINAL
Vergleich mit dein Α-Produkt aufwies» Der in den oben
beschriebenen. Prüfungen benutzte gebrochene Sinterbauxit (USA-Patent) wurde nach der in diesem Patent gegebenen
Lehre erzeugt, wonach ein gesinterter Stein aus Haturbauxitmaterial
gebrochen und das entstandene Kornmaterial gesiebt und homogen vermischt tsurde, um ein Grobschleifmittel
auszubilden.
Der vorgeformte Sinterbauxit wurde gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt.
Die Schleifqualität ist ein Faktor, der nach Fesfellung
eine wahre Kennzeichnung der Vergleichsqualität von Schleifscheiben
gibt und leitet sich aus der Formel ab: Schleifqualität ist gleich dem Quadrat der Zahl, die die pro Stunde
entfernten kg an Material darstellt, geteilt durch die Ziffer, die den Scheibenverschleiß in β ccm/Std. darstellt.
Die obigen Werte zeigen, daß die mit dem vorgeformten
Sintexbauxitprodukt gemäß der Erfindung hergestellten Scheiben zu beträchtlich größerer Entfernung an Material im
Verhältnis zum Scheibenverschleiß beim Vergleich mit dem Produkt aus gebrochenem Sinterbauxit nach der USA-Patentschrift
oder mit dem serienmäßigen Alumiaiumoxyd-Schleifmittel,
das in den heutigen handelsüblichen Grobschliffscheiben ben*ufcztwird. Die Verbesserung im Sohleifgüteverhältnis
ist annähernd 165 %. besser als die übliche
Grobschleifscheibe und zeigt eine annähernde 100 %ine
c\ t\ r\ ο λ ι ι r>
η η *
Verbesserung gegenüber dem USA-Patent-Typ eines
Schleif mit telproduktes aus gebrochenem Sinterbauxit.
Bestimmte Kennzeichnen des erfindungsgemäß verbesserten
Schleifkörnes wurden oben beschrieben und auch
die damit in Beziehung stehenden Befunde tabellenmäßig aufgeführt (besonders in Tabelle II). Bs wird darauf
hingewiesen, daß die einzelnen Körner eine glatte
*' Oberfläche bespitzen, die ihrer Färbung nach variieren
kann, was von der chemischen Zusammensetzung des Kornes und der Art der dieses während des Sintexungsstufe umgebenden
Atmosphäre abh'ängt. V/erden die beschriebenen Bauxite in einem elektrischen Widerstandsofen in Gegenwart
ι normaler atmosphärischer Luft gesintert, dann verändert sich die Haut der Körner "in ihrer !färbung vom Gräulich-Gelb-braunen
zum Rötlichbraunen hin. Bin gasgefeuerter
Ofen kann andererseits eine verschiedene Oberflächenfär-
k, bung hervorrufen.
Auch die normalerweise ermittelten Glasphasenverun-Reinigungen
in den meisten Naturbauxiten stehen nach Feststellung in einer Zwischengitterbeziehung zu den
das Korn ausbildenden Kristallen. Dies ist ein auffallendes Merkmal des erfindungsgemäßen Sintexproduktes, das
beim Betrachten mit dem bloßen Auge ein gleichmäßiges Innenaussehen hat, wenn es aufgebrochen ist, im Vergleich
mit der säulen.iiäßigen Glasphasenverteilung in gleichen
Bauxitmaterialien, die erschmolzen "wurden.
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Die obigen Daten von Tabelle II zeigen die ineinandergreifende
Balkenkristallstruktur, erzeugt "bei Bewirken der ümkristallisierung durch Sintern. Die "balken- oder
nadelähnlihchen Kristalle sind in einigen Körnern mit gleichdimensionalen Kristallen unter Bildung eines
kristallinen Bildes vereinigt, das sich von den säulenförmigen Kristallen eines geschmolzenen Produktes unterscheidet.
Schließlich muß zufolge der hier gegebenen Beschreibung
erwähnt werden, daß ein Sohleifkornprodukt ohne die übliche
Erzeugung von IPeinmaterial, das zu einem Abfallprodukt
werden kann, gewonnen werden kann. Gehorchend der Erfindung werden die Körner im grünen Zustande unmittelbar
auf ihre Korngröße ausgebildet, so da:i so wie gewünscht eine solche Korngrößenverteilung ohne Zerkleinern (Brechen)
eines harten Schleifmittelmaterials, wie dies bisher immer erfolgte, erzeugt werden kann. Dies ist schon an sich ein
■Vorteil, führt aber außerdem zu einem besseren Produkt durch Ausschließen einer Möglichkeit der Schwächung des
Kornes., was eine Folge der effektiven Zertrümmerung des get brannten Schleifmittels zwecks Erzeugung eines Produktes
mit feinem Korn sein kann, wie dies unter Einhaltung der Lehren des genannten USA-Patentas und anderer früher auf
diesem Gebiete gegebenen Vorschriften verlangt wird.
909804/0791
Claims (1)
1.) Bauxit-Schleifkommaterial mit SiO2 enthaltenden Verunreinigungen,
dadurch gekennzeichnet, daß jedes Korn eine fc gegenüber seinem Inneren härtere Oberfläche aufweist, die
einzelnen ^ristalle jedes Korns "vollständig se Ib st gebunden
sind und eine G-rösse von unter 1 /u bis nicht über 30 /\x
aufweisen, und daß die SiO?-Phase in den Zwischenräumen
zwischen den wahllos orientierten Kristallen jedes Korns gleichmässig verteilt isto
2e) Verfahren zur Herstellung von Bauxit-Schleifkornmaterial
nach Anspruch 1, in dem calcinierter natürlicher Bauxit zu einem Pulver zerkleinert wird und die Pulverpartikel
dann zusammengedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauxitteilchen in Anpassung auf die endgültige
Schleifkorngrösse agglomeriert und bei einer Temperatur von etwa 1370 bis 1570°^ während eines Zeitraums
von etwa 4 Stunden bis 15 Minuten gesintert werden, wobei die Zeit umso kurzer ist, je höher die Temperatur
isto
-43-
SArI- 7 & 1 Aiu .· ί, ι * -i..- 3 d=iJ Änderungsgea. y. .4-9·
9098CK/0791
3o) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Sinterung durch kontinuierliches Einbringen der in Anpassung auf die endgültige Schleifkomgrösse
agglomerierten Bauxitteilchen in einen Drehrohrofen durchführt«.
9098CH/0791
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