DE1592105B2

DE1592105B2 - Verfahren zur herstellung von tonerde zur bildung von zuendkerzenisolatoren

Info

Publication number: DE1592105B2
Application number: DE1965G0042937
Authority: DE
Inventors: Robert Ross Luton -Bedfordshire Barrington (Großbritannien). C01f7-O6
Original assignee: General Motors Ltd
Current assignee: General Motors Ltd
Priority date: 1964-03-04
Filing date: 1965-02-26
Publication date: 1973-07-12
Also published as: GB1046582A; FR1429564A; US3384454A; DE1592105C3; DE1592105A1

Description

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geordnet. Die Brenner 26, die im oberen Teil der noch austretenden gasförmigen Bestandteile durch

Röhre liegen, haben eine Brenngaszuleitung 26, die den EntlüftungssUitzen 44 abströmen.

vom Innenraum der Röhre 10 durch eine Schicht aus Die Erfindung wird an Hand von Beispielen erläu-

porösem feuerfesten Werkstoff 30 getrennt ist. Das tert, denen Gegenbeispiele bisher bekannter Verfahren

Verbrennungsgas strömt somit durch Diffusion in die 5 gegenübergestellt sind.

Röhre ein. Die Brenner 28, die im unteren Teil der Beispiel 1

Röhre 10 angeordnet sind, haben als Brennerdüsen "

Rohre aus rekristallisierter feuerfester Tonerde. Aluminiumoxidhydrat, das im Bayer-Verfahren

Ein Gasabzug 32 erstreckt sich über die Länge der gewonnen wurde, wird auf eine Temperatur von Röhre auf der den Brennern gegenüberliegenden io 300° C erhitzt, bis sein Wassergehalt auf etwa 8 GeSeite des Mantels der Röhre und führt die beim CaI- wichtsprozent verringert ist. Danach wird es gemahcinieren aus den Hohlräumen der festen Partikeln un- len und mit 2 Gewichtsprozent Borsäure und 0,5 Gemittelbar nach ihrer Bildung austretenden gasförmi- wichtsprozent Fluorwasserstoffsäure gemischt. Dagen Produkte ab. Der Gasabzug 32 ist von einer nach erfolgt ein Formen in zusammenhaftende kugel-Haube 34 überdeckt, an die ein Abzugsrohr für die 15 förmige Partikeln durch Trommeln in einer umlaufengasförmigen Calcinationsprodukte angeschlossen ist. den Tablettenpfanne, Die kugelförmigen Partikeln

Der Tiefofen 12 besteht aus einem Gehäuse 36 aus werden dann bei einer Temperatur, die auf etwa feuerfestem Werkstoff mit einem inneren Überzug 38 1400° C gesteigert wird, während 30 Minuten durch aus rekristallisierter feuerfester Tonerde. Der einen einen quergerichteten Strom von Verbrennungsgasen senkrechten Schacht bildende Tiefofen ist mit Bren- 20 calciniert, wobei im wesentlichen alle gasförmigen nern 40 ausgerüstet Der obere Teil des Schachtes ist Calcinationsprodukte unmittelbar nach ihrer Bildung zu einer erweiterten Kammer ausgebildet und hat am entfernt werden, bevor die festen Bestandteile die oberen Ende einen Entlüftungsstutzen 44. Im unte- Temperatur von 1000° C übersteigen. Es entsteht ren Teil der erweiterten Kammer sind radial in die eine Alpha-Tonerde mit sehr kleinen Kristallen einer Kammer gerichtete Brenner 40 angeordnet, während 25 durchschnittlichen Korngröße von 2 Mikron und weitere Brenner 40 etwa in der Mitte des an die einer Verdichtungszahl von etwa 8,636. Die nach Kammer anschließenden Schachtes angeschlossen diesem Beispiel hergestellte calcinierte Tonerde ist sind. Die Brenner 40 sind in ähnlicher Weise ausge- äußerst gut geeignet für die Herstellung von Zündbildet wie die Brenner 26 und 28 und bestehen vor- kerzenisolatoren, da die Tonerde eine sehr hohe zugsweise aus rekristallisierter feuerfester Tonerde. 30 Reinheit hat, einen unter 0,01 % liegenden Sodage-

Die Austrageinrichtung 16 hat eine horizontal lie- halt aufweist und schnell altert, so daß die hergestell-

gende Scheibe 46, die von einem Motor 48 angetrie- ten gesinterten Isolatoren eine verhältnismäßig hohe

ben ist. An der oberen Fläche der Scheibe 46 ist ein Dichte aufweisen.

Rost 50 angeschweißt, der von einer Schicht 52 aus rpupniipiinipi 1

feuerfestem Werkstoff bedeckt ist. Der Tiefofen 12 35 «aegenoeispiei 1

ruht auf Stützen 54 auf. Ein handelsübliches Aluminiumoxidhydrat, das

Wie Fig.2 zeigt, ist der Innenquerschnitt der nach dem Bayer-Verfahren gewonnen wurde, wird Röhre 10 im unteren Teil im wesentlichen halbkreis- mit 2 Gewichtsprozent Borsäure und 0,5 Gewichtsförmig, und der Gasabzug 32 weist einen engeren prozent Fluorwasserstoffsäure gemischt. Die Mi-Querschnitt auf. 40 schung wird in einen oben offenen Tiegel gebracht

Für den Betrieb wird der Ofen mit dem zu calci- und in einem periodischen Ofen calciniert. Das CaI-nierenden Werkstoff gefüllt und Brenngas den Bren- cinieren erfolgt bei einer Temperatur von 1400° C nern 26 und 28 in der geneigten Röhre 10 mit einer während einer Zeit von 30 Minuten. Das erzielte Geschwindigkeit zugeführt, die größer als die Brenn- Produkt zeigt große plattenförmige Kristalle von Algeschwindigkeit ist. Hierdurch erfolgt die Verbren- 45 pha-Tonerde mit einer Korngröße von bis zu 20 Minung innerhalb des zu behandelnden Materials. krön. Dieser Stoff ist nicht für das Brennen von Brenngas wird auch den Brennern 40 im Tiefofen 12 Zündkerzenisolatoren geeignet, weil er nur langsam zugeführt. Bei einer konstanten Zuspeisung des zu altert und einen hohen Sodagehalt von schätzungscalcinierenden Materials aus dem Füllstutzen 14 weise 0,05 bis 0,1 Gewichtsprozent enthält
wird die Durchlaufgeschwindigkeit durch den Ofen 50 ...
durch die Einstellung der Drehzahl des Motors 48 Beispiel 2
der Austragsscheibe 46 bestimmt. Während des Zusammenhängende kugelförmige Partikeln, die Durchlaufs wird das Material, das die Form von Ku- nach dem Beispiel 1 hergestellt sind, werden für 15 gern hat und sich längs der geneigten Röhre 10 glei- Minuten auf eine Temperatur von 1000° C erhitzt, tend und rollend fortbewegt, calciniert, während M- 55 wobei die gasförmigen Produkte aus den Hohlräusches Material dauernd aus dem Füllstutzen 14 nach- men der festen Masse unmittelbar nach ihrer Bildung strömt. Die Brenner 26 und 28 in der geneigten entweichen können. Danach wird die Temperatur auf Röhre 10 bewirken einen kräftigen Querstrom der 1500° C erhöht und für weitere 10 Minuten auf-Brenngase durch das Material, der die gasförmigen rechterhalten, um das Calcinieren zu beenden. Die Produkte in wirksamer Weise fortspült, und zwar un- 60 äußeren Schichten des calcinierten Stoffes zeigen eine mittelbar nachdem sich diese in den Hohlräumen des sehr feine Kristallstruktur, so daß die Masse beim festen Materials gebildet haben. Die gasförmigen Mahlen in ziemlich gleich große Partikeln einer mitt-Calcinationsprodukte können im wesentlichen unge- leren Korngröße von im wesentlichen 2 Mikron zerdrosselt durch den Gasabzug 32 abströmen. Die fällt. Fig.4 zeigt ein Schliffbild dieser Substanz in Brenner 40 im Tiefofen 12 sind so eingestellt, daß 65 tausendfacher Vergrößerung,
das von der geneigten Röhre 10 zufließende calci- _ ...
nierte Material in gesteuerter Weise allmählich abge- Gegenbeispiel 2
kühlt wird, wobei die während dieser Abkühlung Das im Beispiel 2 geschilderte Verfahren wurde

wiederholt, jedoch mit der Ausnahme, daß die anfängliche Erhitzung bei einer Temperatur von 1100⁰C für 15 Minuten durchgeführt wurde." Anschließend wurde eine weitere Erhitzung auf 1500° C für 10 Minuten durchgeführt. Die Außenschichten des calcinierten Produkts hatten eine grobe Kristallstruktur mit einer Korngröße zwischen 2 bis zu 8 oder 9 Mikron, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, die ein Schliffbild in tausendfacher Vergrößerung zeigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das einPatentanspruch: gangs erwähnte .Verfahren so weiter auszugestalten,

■: ' daß ein verbessertes Endprodukt erzielt wird.

Verfahren zur Herstellung von Tonerde zur Diese Aufgabe wird/erfindungsgemäß dadurch ge-

Bildung von Zündkerzenisolatoren durch Calci- 5 löst, daß aus einer Mischung von teilweise dehydratinieren, bei dem ein sodahaltiges Aluminiumhy- siertem Aluminiumhydroxid mit Borsäure und Fluordroxid mit einer ausreichenden Menge von Bor- ionen geformte kugelförmige Partikeln durch einen säure und einem kleinen Anteil von Fluorionen quergerichteten Strom von Verbrennungsgasen calcigemischt wird, und das Calcinieren der Mischung niert werden, wobei die Zufuhr des brennbaren Gain einem Ofen bei einer Temperatur zwischen io ses zum Calcinierungsofen derart eingestellt wird, 1300 und 1400° C unter Bildung kristalliner Ton- daß im wesentlichen alle gasförmigen Calcinationserde erfolgt, dadurch gekennzeichnet, produkte μηπύίίβΙρ^Γ nach ihrer Bildung aus den daß aus einer Mischung von teilweise de- Räumen der verbleibenden festen Bestandteile enthydratisiertem Aluminiumhydroxid mit Borsäure fernt werden, bevor die Temperatur der festen Be- und Fluorionen geformte kugeiförmige Partikeln 15 standteile 1000° C übersteigt, worauf die weitere Erdurch einen quefgerichteten Strom von Verbren- hitzung zur Bildung einer kristallinen Tonerde mit nungsgasen calciniert werden, wobei die Zufuhr einer mittleren Kristallgröße von 2 Mikron und einer des brennbaren Gases zum Calcinierungsofen Verdichtungszahl von 8,636 erfolgt. Bei der Umderart eingestellt wird, daß im wesentlichen alle Wandlung in die Alpha-Phase ist dann keine Soda gasförmigen . Calcinationsprodukte unmittelbar 20 mehr vorhanden, so daß die gebildeten sehr kleinen nach ihrer Bildung aus den Räumen der verblei- Kristalle leicht zusammengepreßt werden können, benden festen Bestandteile entfernt werden, be- Beim Brennen eines Formlings für einen Zündkerzenvor die Temperatur der festen Bestandteile isolator wird dann eine einwandfreie Form des end-1000° C übersteigt, worauf die weitere Erhitzung gültigen Zündkerzenisolators sehr genau eingehalten, zur Bildung einer kristallinen Tonerde mit einer 25 da die kleinen Kristalle nur eine geringe und dabei mittleren Kristallgröße von 2 Mikron und einer gleichmäßige Schrumpfung des Formlings ergeben.
Verdichtungszahl von 8,636 erfolgt. Die erwähnte Verdichtungszahl ist ein auf die ur

sprüngliche Zusammendrückbarkeit der Tonerde bezogener Wert. Er ist die Länge in mm X 25,4 einer 30 Probe von Tonerde von 10 g "Gewicht in einem Zy-

-under, dessen Innendurchmesser 10 mm beträgt,

nachdem diese Probe lOO Stoßen einer bestimmten Kraft ausgesetzt worden ist. Der die Probe enthaltende Zylinder hat ein wirksames Gewicht von

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur 35 0,795 kg, und die von einer Feder ausgeübte Kraft Herstellung von Tonerde zur Bildung von Zündker- beträgt 2,04 kg.

zenisolatoren durch Calcinieren, bei dem ein soda- Ein für das Calcinieren nach dem erfindungsgemä-

haltiges Aluminiumhydroxid mit einer ausreichenden ßen Verfahren geeigneter Ofen ist in den Zeichnun-Menge von Borsäure und einem kleinen Anteil von gen dargestellt. In dieser ist
Fluorionen gemischt wird, und das Calcinieren der 40 Fig. 1 ein senkrechter Schnitt durch den Ofen,
Mischung in einem Ofen bei einer Temperatur zwi- Fig. 2 ein Querschnitt nach der Linie Π-ΙΙ in

sehen 1300 und 1400⁰C unter Bildung kristalliner Fig. 1 in Richtung der Pfeile gesehen,
Tonerde erfolgt ' Fig. 3 ein Schliffbild einer calcinierten Tonerde

Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise durch mit grober Kristallstruktur in tausendfacher Vergrödie britische Patentschrift 829. 602 bekannt. 45 ßerung,

Beim Calcinieren sodahaltigen Aluminiumhydro- Fig. 4 ein Schliffbild einer calcinierten Tonerde

xids erfolgt eine Umwandlung des ursprünglichen mit kleiner Kristallstruktur in tausendfacher Vergrö-Gamma-Aluminiumoxids in die Alpha-Phase, und of- ßerung und

fensichtlich ist die im ursprünglichen Gamma-Alumi- Fig. 5 eine den Fig. 3 und 4 gemeinsame Skala,

niumoxid enthaltene Soda im Alpha-Aluminiumoxid 50 deren Teilung 1,8 Mikron entspricht,
nicht lösbar. Die ursprünglich vorhandene Soda Der in F i g. 1 dargestellte Ofen hat eine geneigt

bleibt daher in Form kleiner Nadeln zwischen den liegende Röhre 10 aus feuerfestem Werkstoff, an die Kristallen des Alpha-Aluminiumoxids eingeschlossen sich unten ein Tiefofen 12 anschließt. Am oberen und beeinträchtigt das Zusammenpressen der Alumi- Ende der Röhre 10 ist ein Füllstutzen 14 vorgesehen, niumoxidkristalle. Beim normalen Brennen bei 55 durch den der zu calcinierende Stoff zugespeist wird. 1300° C scheinen sich die Nadeln aus Soda, die sich Am Austrittsende des Tiefofens 12 ist eine umlauin der ursprünglichen Kristallachse konzentrieren, mit fende Austragsvorrichtung in Form eines Kratzers den benachbarten Kristallen des Aluminiumoxids zu vorgesehen, der das calcinierte und abgekühlte Mateverbinden, wobei große plattenförmige Kristalle rial austrägt.

durch Sintern entstehen, so daß nunmehr die Soda 60 Die in einem Winkel von etwa 45° geneigte Röhre chemisch fixiert in dem Aluminiumoxid verbleibt 10 besteht aus einem feuerfesten Gehäuse 18 mit und eine unerwünschte Verunreinigung darstellt. einer Innenfläche aus rekristallisierter feuerfester Ton-Zwar wird durch die Beimischung von Borsäure und erde. Die Röhre enthält einen im wesentlichen zylinwahrscheinlich auch durch die Anwesenheit der Fluor- drischen Teil 20 und an ihren Enden Krümmer 22 ionen die Soda bereits bei einer Temperatur von 65 und 24, die die Verbindung mit dem Füllstutzen 14 1000⁰C in dampfförmigen Zustand gebracht, je- bzw. dem Tiefofen 12 herstellen,
doch verbleiben die gebildeten Calcinationsprodukte An der Unterseite des Mantels der Röhre 10 sind

im Bereich der festen Bestandteile. mit Abstand voneinander Brenner 26 und 28 an-