DE1471331B2

DE1471331B2 - Verfahren zur Herstellung eines Bauxit-Schleifkornmaterials

Info

Publication number: DE1471331B2
Application number: DE1471331A
Authority: DE
Inventors: Herbert Frank George Shrewsbury Mass. Ueltz (V.St.A.)
Original assignee: Norton Co
Current assignee: Saint Gobain Abrasives Inc
Priority date: 1959-10-19
Filing date: 1960-10-13
Publication date: 1975-03-27
Also published as: ES261215A1; BE596068A; GB965231A; US3079243A; DE1471331A1; SE301107B

Description

schleifarbeitsgänge, ζ. B. zur Bearbeitung von Barren aus rostfreiem Stahl in Walzwerken.

Die unmittelbar auf ihre Größe ausgebildeten Körner gemäß der Erfindung erhalten vorzugsweise vor der Brenn- oder Sinterungsstufe eine feste Gestalt; sie können nicht nur ohne bisherige Durchführung des schwierigen Brech- und Siebarbeitsgangs eines hartgewordenen Schleifmittels gefertigt werden, sondern es wurde festgestellt, daß die Schleifmittelkörner gemäß der Erfindung in eine harzgebundene Grobschleifscheibe eingearbeitet werden können und im Vergleich zu bekannten Grobschleifmitteln eine viel größere Werkstoffentfernung im Verhältnis zur Scheibenabnutzung ergeben.

Bei Durchführung der Erfindung geht man von einem calcinierten Naturbauxit als Ausgangsmaterial aus. Diese Bauxite zeigen die typischen, in der folgenden Tabelle zusammengestellten Analysen.

Analysen von calcziniertem Bauxit

Typ	SiO₂	Fe₂O₃	TiO₂	A₂O₃+H₂O	Glühverlust bei etwa 1000⁰C	CaO	MgO	Na₂O
Arkansas	4,16 bis 5,49	2,68 bis 8,65	2,24 bis 2,66	79,98 bis 92,82	0,10 bis 0,34	0,12 bis 0,25	0,09 bis 0,24	0,01 bis 0,06
Demerara	5,65 bis 6,14	1,41 bis 1,65	2,75 bis 3,09	89,01 bis 89,17	0,16 bis 1,32	0,21	0,28	0,08
Surinam	3,06 bis 4,01	2,26 bis 4,85	3,18 bis 3,50	87,17 bis 89,44	0,34 bis 1,61	0,05	0,23

Die »grünen«, d. h. ungebrannten Körner der verdichteten Teilchen werden vor dem Sintern gebildet, um die festeste, dem Fertigprodukt zu erteilende Korngestalt zu erhalten. Für Grobschleifkörner sollte diese Gestalt allgemein kugelförmig sein, jedoch eine genügend knollige Oberflächenausbildung haben, um eine feste Bindung mit dem Harz oder einem anderen gewählten Binder zu ermöglichen. Die ausgeformten und klassierten Körner werden dann bei einer Höchsttemperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Bauxits gesintert, um einen geregelten Grad an Rekristallisation der Körner hervorzurufen. Die fertigen Körner können dann erneut gesiebt und klassiert werden, je nach der vorgesehenen Verwendung.

Der calcinierte Naturbauxit wird dann auf eine Größe entsprechend einem Siebdurchgang durch ein Sieb von 1,19 mm lichter Maschenweite zerkleinert. Das Material braucht in diesem Stadium nicht abgesiebt zu werden, und die Größenklassierung kann mit einem Durchgang durch eine geeignete Walzenmühle mit engem Walzenspalt herbeigeführt werden.

Der gebrochene Bauxit kann dann z. B. durch Behandeln in einer Kugelmühle vorzugsweise als Aufschlämmung aus etwa gleichen Gewichtsteilen Wasser und Bauxit weiter zerkleinert werden. Durch diesen Mahlvorgang werden die Bauxitteilchen auf einen Größendurchschnitt von etwa 4 bis 5 μ zerkleinert. Diese Kugelmühlenbearbeitung wird nur so lange wie nötig fortgesetzt, was von dem Endgebrauch des Produktes abhängt. Für bestimmte Verwendungen mag die Partikelgrößenverteilung nicht zu entscheidend sein, während für andere Benutzungen die Mahlbehandlung so lange fortgesetzt werden muß, bis die wirkliche Partikelgrößenverteilung im Bereich von unter 1 bis 12 μ mit einem beträchtlichen Anteil unter 4 μ liegt. Bei der Herstellung von Grobschleifmitteln wurde festgestellt, daß, wenn ein wesentlicher Anteil an Partikeln größer als 12 μ vorliegt, die Körner, die aus einem Pulver mit einem übermäßigen Gehalt an solchen Partikeln erzeugt werden, nicht die beste Schleifleistung geben.

Es können auch andere Methoden oder Mittel zur Zerkleinerung des Bauxitmaterials auf die erforderliche feine Partikelgröße angewendet werden, z. B.

Behandlung in einer Strahlmühle mit Preßluft, trockenes Vermählen in der Kugelmühle oder Behandlung in anderen Mahlsystemen.

Bei Anwendung einer Naßaufbereitung in der Kugelmühle wird die Aufschlämmung gemahlener Bauxitpartikeln anschließend getrocknet.

Das Pulver wird dann einem Verdichtungs- und Formungsarbeitsgang unterworfen, um das Pulver zu selbsttragenden Körpern zu agglomerieren. Das Verdichten und Formen dieses nicht frei fließenden Pulvers kann auf verschiedenen Wegen erfolgen.

Vorzugsweise werden abgemessene Mengen des Pulvers einer Preßvorrichtung unterworfen, die einen Druck bis zu etwa 703 kp/cm² ausübt, wobei praktisch alle Teilchen mit angrenzenden Teilchen der Masse in Berührung kommen und an den Berührungspunkten ein Kristallwachstum vorangetrieben wird. Drücke oberhalb 703 kp/cm² scheinen keine bemerkenswerte Wirkung hervorzurufen; doch muß der Druck in dieser Größenordnung liegen, um ein mögliehst dicht kompaktiertes Produkt herzustellen.

Bei den durchgeführten Arbeitsverfahren wurden Formkörper aus pulverförmigem Bauxit material mit einem Durchmesser von etwa 17,8 cm und einer Dicke von etwa 3,8 cm hergestellt, indem man das Pulver in eine geeignete Form auf einer hydraulischen Presse brachte und nach mehreren Stoßstufen einen Druck ■ von 703 kp/cm² ausübte. Diese grünen Formkörper waren so beschaffen, daß sie von Hand auf einem Schüttelsieb zerschlagen werden können, um sie auf die erforderliche Korngröße herunterzubringen.

Die verdichteten Teilchenmassen aus. der Grobzerkleinerung des grünen Formkörpers wurden dann gesiebt und klassiert. Die Granulate, welche durch ein Sieb von 3,36 mm lichter Maschenweite hindurchgingen und von einem Sieb mit einer lichten Maschenweite von 1,19 mm zurückgehalten wurden, wurden gesammelt, während die anderen Absiebungen in den Kreislauf zurückgegeben wurden.
Dem Pulver kann auch ein organischer Binder in Form von Dextrin oder eines Schmierfetts zugesetzt werden, der beim Brennen aus dem Produkt ausbrennt. Die Auswahl des Bindemittels muß sorgfältig vorgenommen werden, damit die Umkristalli-

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sierung nicht gestört wird und die Feinteilchen in . Maßnahmen zur Verwendung als Grobschleifmittel inniger Berührung miteinander gepreßt werden kön- eingearbeitet werden. Die Körner gemäß der Erfinnen. dung arbeiten gleichbleibend gut in allen Sorten von Andere nach Korngröße klassierte Teilchenagglo- Grobschleifscheiben, einschließlich solcher, bei denen merate werden unmittelbar durch Bildung in Kau- 5 man allgemein bekannte Füllstoffe verwendet, die den tschukformen hergestellt, die zur Umschließung des Wirkungsgrad der Grobschleifarbeit steigern.
Pulvers und Erzeugung eines hydrostatischen Druckes Natürliche Bauxitmaterialien haben nach Pulauf das Pulver eingestellt werden können. Da jede verisierung und Ausbildung zu agglomerierten Massen Druckabstufung in einer derartigen Verformungs- folgende optimale Sinterungstemperatur:
einrichtung erzeugt werden kann, werden in diesem io Arkansas

Fall zeitweilige Binder nicht benötigt. Die kompak- Metallherstellungsqualität 1410⁰C

tierten und verformten Massen können leicht aus der Hausaualität 1375°C

Gummiform durch Wenden deren Innenseite nach Demerara 1570°C

außen abgestreift werden. _Surinam ;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;; _15O5c_c

Ferner wurde eine Stokes-Tablettenpreßmaschine 15

zur Herstellung der gewünschten verdichteten Massen Wie dargelegt, ist die Sintertemperatur für jeden

verwendet. Da der pulverförmige Bauxit jedoch nicht Bauxit ziemlich entscheidend, während der Zeil raum

frei fließend ist und mit Rücksicht auf die relativ ge- weniger kritisch ist. Wichtig ist, daß die Sinterung bei

ringe Größe der verdichteten Massen, werden andere einer Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur

Verfahren zum Kompaktieren und Formen bevorzugt. 20 für den speziellen Bauxit und während eines aus-

Die grünen Körner werden bei einer Sinterungs- reichenden Zeitraums erfolgt, damit ein wirksames

temperatur von 1370 bis 1570° C gebrannt. Die Tempe- Ausmaß an Umkristallisation bewirkt wird, so daß

ratur, bei der ein spezieller Bauxit gesintert werden eine feinkörnige, gleichmäßig aussehende mikro-

kann, kann variiert werden. Es ist darauf hinzuweisen, kristalline Struktur innerhalb der Masse eines jeden

daß die Sintertemperaturen für jeden einzelnen Bauxit 25 Kornes erzeugt wird.

unter der Schmelztemperatur dieses Bauxits liegen Die Dichten der entstandenen Körner variieren

müssen. Die Sintertemperatur regelt weitgehend die beträchtlich in Abhängigkeit von der Porosität des

Umkristallisationsgeschwindigkeit, jedoch hat auch Kornes, wenn dieses mechanischem Druck ausgesetzt

die Länge der Zeit, in der die kornklassierten Massen ist. Die Porosität hängt zum Teil von dem Grad der

der Hitze bei einer festgelegten Temperatur ausgesetzt 30 Verdichtung des Kornes und auch etwas von Art und

sind, einen Einfluß, ist aber weniger entscheidend als Menge der im Naturbauxit vorhandenen Verunreini-

die ausgewählte Temperatur. So kann eine wirk- gungen ab. Die Dichte des gebrannten Korns ist eine

same Umkristallisierung bei einer Sintertemperatur wichtige Eigenschaft, die kennzeichnend für die

von 1425° C bei einer Glühzeit von 10 bis 20 Stunden Qualität des erfindungsgemäß erhaltenen Produktes

durchgeführt werden; und derselbe Bauxit wurde 35 ist, die auf verschiedene Weise gemessen oder ge-

15 Minuten bei 1570°C unter Erzeugung eines guten schätzt werden kann.

Kornes hoher Dichte behandelt. Die tatsächliche, innerhalb der Körner stattfindende

Das Sintern kann auf verschiedenen Wegen er- Umkristallisation ist aus einer mikroskopischen Unterfolgen, z. B. in einer Kapsel in einem Tunnelofen. suchung der gebrannten Körner ersichtlich. Es wurde Beim Durchgang durch den Ofen werden die Körner 40 festgestellt, daß sich in den erzeugten Körnern ein einem Temperaturbereich bis zur Sintertemperatur Kristallwachstum etwa gleich der zweifachen Größe ausgesetzt und bei dieser mindestens 4 bis 5 Stunden der Ausgangsteilchen im ursprünglichen Pulver zeigt, gehalten. Nach Feststellung wurden die einzelnen So ergibt sich mit einem Korn, das eine durchschnitt-Körner in ein gehärtetes Schleifmittelprodukt über- liehe Teilchengröße von 4 μ aufweist, ein durchführt, das ungewöhnlich gute Eigenschaften für Grob- 45 schnittliches Kristallanwachsen auf 8 bis 10 μ, wenn schleifarbeitsgänge hat. Die Körner in der Kapsel ein passendes Sintern erfolgte. Ein »Unterbrennen« sind locker aneinandergebunden, aber die Körner während des Sinterungsvorganges (eine zu niedrige lassen sich leicht voneinander durch einen geringen Temperatur oder, was weniger entscheidend ist, Druckaufwand wegbrechen, z. B. durch einen Druck, Brennen für eine zu kurze Zeit) führt zu kleineren der durch Quetschen der zusammengepappten Körner 50 Kristallen und ergibt einen schwach verfestigten Körvon Hand erzeugt wird. per. Bei einem Überbrand tritt ein unzulässiges

Ungeachtet der zur Herbeiführung der gewünschten Kristallwachstum auf und kann Anlaß zu Bläh-

Umkristallisation angewendeten Sintertemperatur und erscheinungen geben. Es wird angenommen, daß diese

des Zeitraums wurde festgestellt, daß, wenn die Teil- Regelung der Umkristallisation gemäß der Erfindung

chen in der Masse der Körner in richtige Berührung 55 einer der Faktoren ist, der die überraschenden Ergeb-

bei Beginn der Sinterungsstufe kommen, eine lineare nisse herbeiführt.

Schwindung von etwa 20% auftritt. Dies wird durch Eine andere kennzeichnende Eigenschaft des er-

die Teilchen in den agglomerierten Massen hervor- findungsgemäßen Produktes ergibt sich aus dem

gerufen, die sich unter Erzeugung von Kristallen Sandstrahleindringtest, der eine Prüfung auf Abrieb

größerer Größe als die Teilchen selbst umbilden, so 60 durch Schlag bzw. Stoß ist. Eine Probe eines gegebenen

daß sich die Teilchen schließlich zu der kompakteren Produktes wird der Schlagwirkung ausgesetzt, die

kristallinen Form verfestigen. durch Blasen einer festgelegten Menge eines bestimm-

Die erfindungsgemäß erzeugten Körner werden ten Sandes gegen eine Oberfläche des Produktes bei

gewöhnlich zur Verwendung für Grobschleifarbeits- einem bestimmten Luftdruck hervorgerufen wird,

gänge in einem Korngrößenbereich von 2,00 bis 65 Der erste Strahl gegen die aus dem Naturbauxit-

0,84 mm lichte Maschenweite klassiert. Derartige pulver hergestellten Scheiben ergibt eine geringere

Körner werden in einem Harzbinder gebunden und Penetration als aufeinanderfolgende Sandstrahlbe-

können auch in eine Schleifscheibe nach den üblichen handlungen, was darauf hinweist, daß die Oberfläche

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härter oder widerstandsfähiger gegenüber einem Ab- 1,75 kg/cm² mit 253 cm³ Sand in einer Zeit von

rieb durch Schlagwirkung als das Innere ist. So ergibt 30 Sekunden hatte, die sich zwischen 0,00 mm bei der

sich, daß jede einzelne der erfindungsgemäßen korn- ersten Sandstrahlung auf 0,02 mm bei der zweiten

klassierten Massen eine härtere Oberfläche gegenüber Sandstrahlung und 0,09 mm bei der dritten Sand-

seinem Inneren hat, was ein wichtiger Vorteil in einem 5 strahlung bewegte.

Schleifmittelprodukt ist. . . . .

Zum Vergleich der Härte des erfindungsgemäßen Beispiel l
Produktes mit der bekannten Substanz wurde ein Eine andere Probe aus gebrochenem calzinierten Stück Scheibenglas derselben Sandstrahlbehandlung Surinam-Bauxit wurde demselben Verfahrensgang unterzogen. Die Eindringtiefe bei der ersten Sand- 10 wie in Beispiel 1 unterworfen. Das entstandene Pulstrahlbehandlung betrug 4,41 mm im Vergleich zu ver wies beim Betrachten durch das Reichert-Mi-0,02 mm bei demselben Vorgang gegen das erfindungs- kroskop eine Größe von 3 bis 4 μ auf, schloß aber gemäße Produkt. Ein gesintertes Produkt gemäß der vermutlich viele Feinanteile ein, die an diesem Gerät Erfindung ist also etwa 220mal beständiger gegen bei lOOOfacher Vergrößerung sichtbar waren. Das ge-Sandstrahleindringung oder Abrieb durch Stoß oder 15 trocknete Pulverprodukt aus der Kugelmühle wurde Schlag als Scheibenglas. unter einem Druck von 703 kg/cm² bei mehreren

Stoßstufen zur Herstellung einer Scheibe mit einem

Beispiel 1 Durchmesser von 17,8 cm und einer Stärke von etwa

Ein calzinierter grobzerkleinerter Demerara-Bauxit 3,8 cm gepreßt. Das agglomerierte Produkt wurde wurde als Aufschlämmung mit gleichen Gewichts- 20 dann von Hand mit einem stumpfen Gerät zerschlamengen Wasser in einer Kugelmühle gemahlen. Das gen, und die gesiebten und größenklassierten Agglo-Mahlprodukt zeigte bei Betrachtung in einem Reichert merate wurden in einem elektrischen Ofen gesintert. Projektionsmikroskop bei etwa lOOOfacher Vergröße- Die Masse aus Granulaten agglomerierter Teilchen rung eine durchschnittliche Teilchengröße von etwa wurde in einer 10,16 cm dicken Schicht auf einer Ton-4 bis 5 μ mit sehr wenigen Partikeln über etwa 12 μ. 25 erde-Platte auf eine Temperatur im Bereich von Es wird jedoch angenommen, daß bei dem Mahl- 15O5°C erhitzt und dann 3 Stunden bei dieser Tempevorgang in der Kugelmühle viele Partikeln unter ratur gehalten. Die gebildeten gesinterten Schleifeinem μ erzeugt wurden, die jedoch im Reichert- körner hafteten schwach zusammen, ließen sich aber Mikroskop nicht sichtbar sind. leicht nach Abkühlung voneinander trennen. Die

Die Aufschlämmung wurde als 10 bis 12 cm starke 30 Körner hatten eine Pyknometer-Dichte von 3,7222.

Schicht bei etwa 85 ⁰C etwa 48 Stunden getrocknet, Eine aus demselben Surinamerz geformte 5,08 cm

und der entstandene Formkörper ließ sich leicht in dicke Scheibe, die genau in gleicher Weise behandelt

einem Walzenbrecher zu einem Pulver zerkleinern. und während desselben Sintervorgangs gebrannt

Das trockene Pulver wurde in einem zylindrischen wurde, wurde derselben Sandstrahlprüfung unterFormwerkzeug (Durchmesser = 17,8) angeordnet und 35 worfen. Die erste Sandstrahlung zeigte eine Penetraein Druck von 703 kg/cm² auf das Pulver ausgeübt, tion von 0,01 mm, die zweite eine von 0,05 mm und wobei mehrere Stoß-Stufen vorgenommen wurden. die dritte eine Penetration von 0,09 mm. Dies war die-Der etwa 38 mm dicke Kuchen wurde aus der Form selbe Sandstrahlbehandlung wie in Beispiel 1.
entnommen. r · ■ 1 1

Die »grünen« Formkörper wurden auf ein Schwing- 40 Beispiel j

sieb gelegt und wiederholt mit einem stumpfen Gerät Eine andere erfindungsgemäße Schleifkornprobe

von Hand geschlagen, so daß sie zu Granulaten zer- wurde aus einem Gemisch gleicher Gewichtsteile

schlagen wurden, die durch das Sieb fielen, wobei eine Demerara-, Surinam-, Metall- und einheimischen

Höchstausbeute mit einer geringsten Menge an un- Bauxiten zubereitet. Der calzinierte und gebrochene

brauchbaren Feinanteilen erzielt wurde. Die Granu- 45 Bauxit wurden in gleichen Mengen ausgewogen und

late bestanden jeweils aus Agglomeraten aus dicht gründlich vermischt. Das entstandene Gemisch wurde

aneinandergepreßten Teilchen. Diese agglomerierten dem in Beispiel 1 beschriebenen Behandlungsvorgang

Massen wurden dann durch einen Siebsatz klassiert, in der Kugelmühle unterworfen und wies auf Grund

und diejenigen, die durch ein Sieb mit einer lichten der mikroskopischen Untersuchung eine durchschnitt-

Maschenweite von 3,36 mm hindurchgingen und auf 50 liehe Teilchengröße von etwa 4 μ auf. Das erhaltene

einem Sieb mit einer lichten Maschenweite von 1,19 mm Pulver wurde unter einem Druck von 703 kg/cm²

zurückgehalten wurden, wurden gesammelt. Die an- mit mehreren Stoßstufen zu einer Scheibe mit einer

deren Größen der grünen Agglomerate wurden in den Stärke von 3,8 cm und einem Durchmesser von

Kreislauf rückgeführt. 17,8 cm geformt. Der entstandene Formkörper wurde

Die gesammelten Agglomerate wurden dann in 55 von Hand mit einem stumpfen Gerät zerschlagen, einem elektrischen Widerstandsofen auf eine Tempe- während er gleichzeitig einem Siebvorgang unterratur von etwa 1560⁰C und bei dieser Temperatur worfen wurde, und die gesiebten und größenmäßig 4 Stunden unter Sinterung und Ausbildung der ge- klassierten Agglomerate wurden in einem elektrischen wünschten Schleifmittelkörner gehalten. Die Körner Widerstandsofen gesintert. Die Granulate wurden wurden in dem Ofen auf Tonerde-Schutzunterlagen 60 auf eine Temperatur von etwa 1370⁰C in dem Ofen oder -Platten in Schichten von etwa 10,16 cm Tiefe gebracht und wurden dann 4 Stunden lang durchgehalten. Die einzelnen Körner neigten zum Zu- glüht gehalten. Die entstandenen Körner besaßen eine sammenverkleben infolge des Brennens, ließen sich Pyknometer-Dichte von 3,647.

aber leicht durch Druck mit der Hand auseinander- Eine 5,08-cm-Scheibe, die aus einem in der Kugelbrechen. Es wurde festgestellt, daß eine 5,08-cm-Schei- 65 mühle vermahlenen Pulver aus der Kombination des be, die aus dem gleichen Demerara-Pulver geformt Demerara-, Surinam-, Metall- und einheimischen und zur selben Zeit im Ofen gesintert wurde, eine Bauxits dieses Beispiels hergestellt worden war und Sandstrahl-Eindringtiefe bei einem Luftdruck von die gleichzeitig mit den oben angegebenen Körn.ern

ίο

gesintert war, wurde einer Sandstrahlprüfung unterzogen. Nach dem ersten Sandstrahlvorgang ergab sich eine anfängliche Stoßabriebeindringtiefe von 0,02 mm, nach dem zweiten eine von 0,07 mm und nach dem dritten eine Eindringtiefe von 0,13 mm.

Beispiel 4

Eine Probe aus calziniertem und gebrochenem Demerara-Bauxit wurde wie in Beispiel 1 in einer Kugelmühle auf eine durchschnittliche Teilchengröße von etwa 4 bis 5 μ zerkleinert. Das Pulver wurde in mehreren Stoßstufen bei einem Druck von 703 kg/cm² gepreßt, und wieder wurden Formkörper von etwa 3,8 cm Stärke und einem Durchmesser von 17,8 cm auf einem Schwingsieb durch Schlagen von Hand mit einem stumpfen Gerät zerschlagen. Die entstandenen Granulate aus agglomerierten Teilchen wurden wie im Beispiel 1 klassiert.

Die grünen agglomerierten Granulate wurden dann kontinuierlich durch einen gasbefeuerten Drehofen geführt. Die Granulate wurden gleichzeitig umgewälzt und durch den Ofen vom Einlaß- zum Auslaßende geführt. Die Sinterungszone des Ofens wurde bei einer Temperatur von etwa 1570^cC gehalten; und es wurde berechnet, daß die Agglomerate in dieser Zone etwa 15 Minuten verblieben.

Die Körner aus diesem Arbeitsverfahren hatten eine Pyknometer-Dichte von 3,618. Da ein Durchführen einer 5,08-cm-Scheibe durch den Drehofen nicht möglich war, konnte aus demselben Pulver keine Probe erzeugt werden, um die Widerstandsfähigkeit des Produktes gegen den durch die Sandstrahleindringtiefe gemessenen Schlagabrieb zu ermitteln.

Tabelle I

Die nachfolgend tabellarisch aufgeführten Werte beziehen sich auf die oben beschriebenen Proben und andere Beispiele des erfindungsgemäßen Schleifkornmaterials aus mehreren verschiedenen Bauxitarten sowie auf die Dichte der entstandenen Produkte und in bestimmten Fällen die Messungen der Sandstrahleindringtiefe.

Tabelle I

Bauxit- Sorte	Durch schnittliche Teilchen größe (μ) unter Mikroskop lOOOfach vergrößert	Art der Mahl behand lung	Be- hand- lungs- Std.	Formverfahren	Ofen typ	Sinter- temp. ⁰C	Glüh zeit Std.	Lineare Brenn- ge- schwin- dung o/ /o	Pykno- meter- dichte g/cm³	Aufeinander folgende Sand strahlpenetra tionen, erzeugt während 30 see mit 253 cm³ Sand bei 1,75 kg/cm²
Arkansas	4	Naß- kugel- behand- lung	24	Auspressen	elektr. Wider stands ofen	1400	4	23	3,672	0,02 (2 Sandstrahl behandlungen)
Arkansas	etwa 4	desgl.		in Stokes- Presse vorge formte Pellets von 4,762 mm	desgl.	1420	4		3,671
Demerara	4 bis 5	desgl.	24	Vorformung bei 703 kg/cm²	desgl.	1560	4	19,6	3,605*)	0,00—0,02—fl,09
50% Demerara	4	desgl.	24	desgl.	desgl.	1560	4	19,7	3,634*)	0,02—0,07—0,21
50% Surinam
Surinam	3 bis 4	desgl.	24	desgl.	desgl.	1505	3	22,5	3,722*)	0,01—0,05—0,09
25% Demerara	4	desgl.	24	desgl.	desgl.	1370	4	17,8	3,647*)	0,02—0,07—0,13
25 % Surinam
25 % Metall herstellungs qualität
25% Haus qualität
50% Surinam 50% Metall herstellungs qualität	4 bis 5	desgl.	24	desgl.	desgl.	1490	4	18,8	3,577*)	0,01—0,04—0,12
Demerara	4,5	desgl.	24	desgl.	gasbe feuerter Dreh ofen	1570	etwa 15min		3,618*)

*) Bestimmt für eine mittlere Korngröße von etwa 2100 μ.

Tabelle II

Die in dieser Tabelle aufgezeichneten Werte sind das Ergebnis einer visuellen und mikroskopischen Untersuchung spezieller Körner, die gemäß der Erfindung erzeugt wurden.

Makroskopische Eigenschaften

Probe	Surinam	Kornfarbe	Oberflächenbeschaffenheit
Hausqualität	gräulich-lohfarben	glatt
Metallherstellungsqualität	rötlichbraun	glatt
Arkansas	rötlichbraun	glatt
mittellohfarben	wenig rauh

Mikroskopische Eigenschaften

	Kristall	Kristallgestalt	Porosität	Kristall	Bestand	Bemerkungen	Typ
	größe			orien tierung	teile
					bestimmt
Probe	(μ)	kurze Balken	prak		durch Röntgen- strahlen-	feinkörniges dichtes	üblich
	15	wenige nadei	tisch	wahl	unter-	Mosaik
		förmig	Null	los	suchung
Surinam		vorherrschend			Oc-Al₂O₃:	Teilchengröße ganz	in
	12 bis 135	balkenförmig		wahl	3Al₂O₃	heterogen rotbraun	größeren
				los			Kristallen
Haus		50/50 Balken			Oc-Al₂O₃:	Körner einer mitt	magne
qualität	8 bis 24	und äquidimen-		wahl	3Al₂O₃	leren Teilchengröße	tisches
		sional		los		von 266 μ ziemlich	Material
Metallher					Oc-Al₂O₃:	transparent; opak
stellungs					3Al₂O₃	nur ganz in der Mitte;
qualität						gelblichbraun
		50/50 Balken				etwas opaker als	in
	9 bis 25	und äquidimen-		wahl		Metall 1410;	größeren
		sional		los		gelblichbraun	Kristallen
Arkansas					OC-Al₂O₃:
				3Al₂O₃

Tabelle III-A

Hier werden Ergebnisse aufgeführt, die durch Einarbeiten von erfindungsgemäßem Schleifkornmaterial in warmgepreßte harzförmige Grobschleifscheiben erhalten wurden, die im übrigen in herkömmlicher Weise hergestellt worden sind. Zwei in der folgenden Tabelle mit A bezeichnete Scheiben wurden in einem Stahlwalzwerk zum Grobschleifen von Barren 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-MidwestoO-H.P.-Grobschleifmaschine mit Schwingrahmen bei einem Druck von 238 kg für die Standard-Scheibe und 244 kg für Scheiben mit dem erfindungsgemäßen verbesserten. Korn betrieben. Sie wurden bei angemessen konstanter Geschwindigkeit von 2900 bis 3350 Oberfl, m/min betrieben. Die Barren, die geschliffen wurden, bestanden aus 18-8 und 17-7 rostfreiem Stahl und die Scheiben waren ursprünglich 61 χ 7,6 χ 30,5 cm.

45 Scheibe	Nr.	Halt barkeit (Std.)	Metall entfernung (kg/Scheibe)	Relation der Schleifscheiben kosten je 0,45 kg entferntes Metall
A 55 A B	1 2 1	12,2 10,7 5,9	834,6 730,3 456,3	0,033 0,037 0,060

Hieraus ergibt sich, daß Scheiben mit erfindungsgemäßem Schleifkorn eine nahezu 200% längere Lebensdauer hatten und etwa 175% mehr Metall im Vergleich zu einer Standard-Scheibe entfernten. Daraus wurde die Schlußfolgerung gezogen, daß Scheiben mit dem erfindungsgemäßen Schleifmittel haltbarer sind, weniger Staub erzeugten und weniger Scheibenauswechselungen erforderten.

Tabelle III-B

Es wurden zusätzliche Prüfungen durchgeführt, die Vergleichswerte zwischen bekannten Grobschleifscheiben und dem Schleifvermögen von Scheiben mit erfindungsgemäßem Schleifkorn wiedergeben. Diese Versuche erfolgten auf einer Laboratoriumsschleifmaschine, an der sich die Scheiben bei 2900 Oberfl.

m/min unter Anwendung eines Druckes von 181 kg antreiben ließen: Aus rostfreiem Stahl bestehende Barren wurden während 15 Minuten dauernder Arbeitsgänge je Scheibe geschliffen. Die entsprechenden Schleifmittelzusammensetzungen wurden in harzgebundenen Grobschliffscheiben mit einem Durchmesser von 40 cm und einer Breite von 5 cm mit einer öffnung von 15 cm in der. Mitte μηίβΓβ^ΙιΙ.
Typische Beispiele ergaben folgendes;

Schleifmittel	Scheiben abschliff (cm³/Std.)	Material entfernung (kg/Std.)	Schleifqualität	Gesamt- Rohleistung
Aluminiumoxid A	1 638,7 1 245,4 1 032,39 1196,26	45,30 41,28 42,18 63,05	100% 110% 135 265	;*■-'··'·■·'.' ' ..-·; 12,8 k. w;'' 11,4 k. w. 12,1 k. w. 14,8 k. w.
Aluminiumoxid B
Gebrochener gesinterter Bauxit (US-PS 27 25 286)
Vorgeformter gesinterter Bauxit

Aluminiumoxid A war ein herkömmliches aus geschmolzener Tonerde bestehendes Schleifmittel mit einer Abstufung in Nachbildung des Größenbereiches und der Form von Körnern, die durch Zerkleinerung eines Sinterbauxitziegels gemäß der US-PS 27 25 286 erzeugt wurden. Aluminiumoxid B ist ein Grobschleifkorn aus geschmolzener Tonerde, wie es in üblichen Grobschliffscheiben benutzt wird, wobei es eine festere Gestalt und eine etwas unterschiedliche Partikelgrößenverteilung im Vergleich mit dem Produkt A aufwies. Der in den oben beschriebenen Versuchen benutzte gebrochene Sinterbauxit (US-PS) wurde nach der in dieser Patentschrift gegebenen Lehre erzeugt, wonach ein gesinterter Stein aus Naturbauxitmaterial gebrochen und das entstandene Kornmaterial gesiebt und homogen vermischt wurde, um ein Grobschleifmittel auszubilden.

Der vorgeformte Sinterbauxit wurde gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt.

Die Schleifqualität ist ein Faktor, der echte Kennzeichnung der Vergleichsqualität von Schleifscheiben liefert 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 Zahl, die den Scheibenabrieb in cm³/Std. darstellt.

Die obigen Werte zeigen, daß die mit dem erfindungsgemäßen vorgeformten Sinterbauxitprodukt hergestellten Scheiben beträchtlich größere Materialentfernung im Verhältnis zum Scheibenabrieb im Vergleich mit dem Produkt aus gebrochenem Sinterbauxit nach der US-PS oder mit dem serienmäßigen Aluminiumoxid-Schleifmittel, das in den heutigen handelsüblichen Grobschliffscheiben benutzt wird, ergeben. Die Verbesserung im Schleifgüteverhältnis ist annähernd 165% höher als die übliche Grobschleifscheibe und zeigt eine annähernde 100 %ige Verbesserung gegenüber dem Typ eines Schleifmittelproduktes aus gebrochenem Sinterbauxit gemäß der US-PS.

Es wird darauf hingewiesen, daß die einzelnen Körner des erfindungsgemäßen Schleifmaterials eine glatte Oberfläche besitzen, die ihrer Färbung nach variieren kann, was von der chemischen Zusammensetzung des Kornes und der Art der dieses während der Sinterungsstufe umgebenden Atmosphäre abhängt. Werden die beschriebenen Bauxite in einem elektrischen Widerstandsofen in Gegenwart normaler atmosphärischer Luft gesintert, dann verändert sich die Haut der Körner in ihrer Färbung von gräulich-gelbbraun zu rötlichbraun hin. Ein gasgefeuerter Ofen kann andererseits eine verschiedene Oberflächenfärbung hervorrufen.

Auch wurde festgestellt, daß die normalerweise in den meisten Naturbauxiten vorkommenden Glasphasenverunreinigungen in einer Zwischengitterbeziehung zu den das Korn ausbildenden Kristallen stehen, d. h., diese Glasphase oder SiO₂-Phase ist in den Zwischenräumen zwischen den wahllos orientierten Kristallen jedes Korns gleichmäßig verteilt. Dies ist ein auffallendes Merkmal des erfindungsgemäßen Sinterproduktes, daß, wenn es aufgebrochen ist, beim Betrachten mit dem bloßen Auge ein gleichmäßiges Innenaussehen hat im Vergleich mit der säulenmäßigen Glasphasenverteilung in gleichen Bauxitmaterialien, die geschmolzen wurden.

Die obigen Daten der Tabellen zeigen die ineinandergreifende Balkenkristallstruktur, die beim Sintern zur Herbeiführung der Umkristallisation erzeugt wird. Die balken- oder nadelähnlichen Kristalle sind in einigen Körnern mit gleichdimensionalen Kristallen unter Ausbildung eines kristallinen Bildes vereinigt, das sich von den säulenförmigen Kristallen eines geschmolzenen Produktes klar unterscheidet.

Schließlich sei darauf hingewiesen, daß ein Schleifkornprodukt ohne die übliche Erzeugung von Feinmaterial, das zu einem Abfallprodukt werden kann, gewonnen werden kann. Gemäß der Erfindung werden die Körner im grünen Zustande unmittelbar auf ihre Korngrößen ausgebildet, so daß nach Wunsch die beste Korngrößenverteilung ohne das bisher notwendige Zerkleinern oder Brechen eines harten Schleifmittelmaterials erzeugt werden kann. Diese an sich schon vorteilhafte Ausbildung führt außerdem zu einem besseren Produkt, indem die Möglichkeit einer Schwächung des Korns auf Grund einer Zertrümmerung des gebrannten Schleifmittels zur Erzeugung eines feinkörnigen Produktes, wie dies z. B. nach der US-PS 27 25 286 verlangt wird, ausgeschlossen wird.

Claims

1 2 heit hauptsächlich zwischen 5 und 20 Mikron einge- Patentansprüche: stellt wird, ausformt und brennt. Die nach dem bekannten Verfahren hergestellten Bauxitkeramiken

1. Verfahren zur Herstellung eines Bauxit- sind glasartige, dichte, nichtporöse, harte, amorphe Schleifkornmaterials mit SiO₂ enthaltenden Ver- 5 100%-Bauxitkeramik-Gegenstände. Vorzugsweise wird unreinigungen, bei welchem ein zu einem Pulver daher bei dem vorgeschlagenen Verfahren ein Glasüblicher Teilchengröße zerkleinerter calzinierter bildungskatalysator, wie Magnesium- und Alkali-Naturbauxit verdichtet und bei an sich üblichen verbindungen, eingesetzt. Die auf Feinheit gemahlenen Temperaturen eine vorbestimmte Zeit lang ge- Bauxitmaterialien werden mittels geeigneter Keramikbranntwird, dadurch gekennzeichnet, io verfahren, wie Schlammguß, Extrudieren oder Formdaß das auf eine Teilchengröße von 1 bis 12 μ ver- guß, zu verschiedenen formgestalteten Gegenständen mahlene Gut bei Drücken bis zu etwa 703 kp/cm² ausgeformt, welche dann als Formkörper bei Temperazu Körnern von 1,19 bis 3,36 mm Korngröße in türen von 1200 bis 1500⁰C gebrannt werden. Die beannähernder Anpassung an die endgültige Schleif- kannte Lehre sieht zwar eine Zerkleinerung der entkorngröße verdichtet und bei einer Temperatur 15 wässerten Bauxitmasse vor, die Ausformung dient von etwa 1370 bis 1570°C während eines Zeit- jedoch der Herstellung relativ großer Formgegenraums von etwa 4 Stunden bis 15 Minuten ge- stände, eine Ausbildung verdichteter Kornmaterialien sintert wird, wobei die Zeit um so kürzer ist, je von mm-Größe vor dem Brennen der Formkörper höher die Temperatur liegt. ist nicht vorgesehen. Wenn das nach der US-PS

2. Bauxit-Schleifkornmaterial mit SiO₂ enthal- 20 23 47 685 hergestellte Bauxitkeramikmaterial für tenden Verunreinigungen, hergestellt nach dem Schleifzwecke eingesetzt werden soll, müßte es wie Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn- eingangs beschrieben erst auf Korngröße abgebaut zeichnet, daß ein großer Teil der Kristalle eine werden. Außerdem sollen die bekannten Materialien Größe von 5 bis 30 μ aufweist, wobei die einzelnen eine lOOprozentige Bauxitkeramik darstellen, bewußte teilweise nadeiförmigen oder balkenförmigen 25 SiO₂-Verunreinigungen sind nicht vorgesehen.
Kristalle ineinandergreifen und die SiO₂-Phase in Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verden Zwischenräumen zwischen den wahllos orien- fahren zur Herstellung eines Bauxit-Schleifkorntierten Kristallen jedes Korns gleichmäßig verteilt materials aufzufinden, nach welchem verbesserte neuist, artige Bauxit-Schleifkornmaterialien erhalten werden

30 können.

Erfindungsgegenstand ist ein Verfahren zur Her-

stellung eines Bauxit-Schleifkornmaterials mit SiO₂

enthaltenden Verunreinigungen, bei welchem ein zu einem Pulver üblicher Teilchengröße zerkleinerter

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her- 35 calzinierter Naturbauxit verdichtet und bei an sich Stellung eines Bauxit-Schleifkornmaterials mit SiO₂ üblichen Temperaturen eine vorbestimmte Zeit lang enthaltenden Verunreinigungen, bei welchem ein zu gebrannt wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, einem Pulver üblicher Teilchengröße zerkleinerter daß das auf eine Teilchengröße von 1 bis 12 μ vercalzinierter Naturbauxit verdichtet und bei an sich mahlene Gut bei Drücken bis zu etwa 703 kp/cm² zu üblichen Temperaturen eine vorbestimmte Zeit lang 40 Körnern von 1,19 bis 3,36 mm Körngröße in angebrannt wird. Dieses Verfahren gestattet die Her- nähernder Anpassung an die endgültige Schleifkornstellung eines neuen verbesserten Bauxit-Schleifkorn- größe verdichtet und bei einer Temperatur von etwa materials. 1370 bis 1570⁰C während eines Zeitraums von etwa

Es wurden bereits verschiedene Maßnahmen zur 4 Stunden bis 15 Minuten gesintert wird, wobei die Verarbeitung von in der Natur vorkommenden 45 Zeit um so kürzer ist, je höher die Temperatur liegt. Bauxiten vorgeschlagen, z. B. das Sintern solcher Das erfindungsgemäße Verfahren liefert ein Bauxit-Materialien zur Herstellung von abriebfesten Gegen- Schleifkornmaterial mit SiO₂ enthaltenden Verunständen und Schleifmitteln. Dabei wurden jedoch ge- reinigungen, bei welchem jedes Korn eine gegenüber formte Körper relativ erheblicher Größe hergestellt, seinem Inneren härtere Oberfläche aufweist, die eindie für spezielle Zwecke brauchbar waren oder nach 50 zelnen teilweise nadeiförmigen oder balkenförmigen dem Sintervorgang zur Gewinnung von Schleif- Kristalle, die ineinandergreifen, zu einem großen Teil körnern zerkleinert wurden. eine Größe von 5 bis 30 μ aufweisen, und die SiO₂-

Nach der USA.-Patentschrift 27 25 286 sind Schleif- Phase in den Zwischenräumen zwischen den wahllos mittelkörner aus calciniertem Bauxit bekannt, die aus orientierten Kristallen jedes Korns gleichmäßig vereiner Bauxitaufschlämmung unter Verpressen zu 55 teilt ist. Jedes Korn besitzt von seiner Sinterung her Körpern, Sintern und anschließender Zerkleinerung eine im allgemeinen glatte Oberfläche und weist in auf die gewünschte Korngröße und Aussiebung er- sich eine regellose, nicht bevorzugte Kristallorienhalten wurden. Durch die nach dem Sintervorgang tierung auf.

durchgeführte Zerkleinerung werden die Kornober- Im Gegensatz zu der US-PS 27 25 286, nach der flächen geschwächt. Darüber hinaus ergibt sich ein 60 das fertiggesinterte Material auf Schleifkorngröße Abfall an Feingut, das schwierig wieder in den Kreis- zerkleinert wird und dabei die bei der Sinterung auslauf geführt werden kann. gebildeten Oberflächen aufgebrochen werden, erfolgt

In der US-PS 23 47 685 wird ein Verfahren zur Her- erfindungsgemäß eine Verdichtung von Teilchen in stellung von Bauxitkeramiken vorgeschlagen, bei Anpassung auf die endgültige Schleifkorngröße,
welchem man ein Bauxitmaterial auf eine Temperatur 65 Das erfindungsgemäße Schleifkornmaterial zeichnet oberhalb 500° C und unterhalb etwa 1000⁰C erhitzt, sich durch verbessertes Schleifvermögen gegenüber bis es dehydratisiert ist, naß vermahlt bis zu einer allen bisher bekannten Schleifmitteln aus. Die ProFeinheit von weniger als 50 Mikron, wobei die Fein- dukte der Erfindung eignen sich besonders für Grob-