DE1802682A1

DE1802682A1 - Process for the production of alpha-alumina and abrasives from alpha-alumina

Info

Publication number: DE1802682A1
Application number: DE19681802682
Authority: DE
Inventors: Amero John James; Jones Cecil Moore
Original assignee: Norton Co
Current assignee: Saint Gobain Abrasives Inc
Priority date: 1967-10-12
Filing date: 1968-10-11
Publication date: 1969-08-07
Also published as: DE1802682B2; BE722179A; SE343286B; GB1248936A; NL6814619A; NO122117B; JPS5136240B1; FR96002E

Description

Beschreibung zu der PatentanmeldungDescription of the patent application

NORTON COMPANY
1 New Bond Street, Woroester 6, Massachusetts, U. S. A.NORTON COMPANY
1 New Bond Street, 6 Woroester, Massachusetts, USA

betreffendconcerning

Process for the production of 06 alumina and abrasives

aus pfr-Tonerde«made of pfr clay "

Addendum to patent (P 15 92 142.3 / N 30 300 IVa / 12m)

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von kristallenem Aluminiumoxid als Schleifkorn insbesondere für das Präzisionsschleifen speziell für Schleifpapiere oder Schleifleinen.The invention relates in particular to a method for producing crystalline aluminum oxide as abrasive grain for precision grinding especially for sandpaper or abrasive cloth.

Naoh einem älteren Vorschlag wird kristalline oL-Tonerde bei einer Temperatur unter deren Schmelzpunkt hergestellt. Die erfindungsgemäß hergestellte Tonerde als Schleifkorn unterscheidet eich von dem bekannten Tonerdeschleifkorn hinsichtlich der Morphologie, Porosität und Schleifleistung. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Kristallisationszeit gering, besonders hohe Arbeitstemperaturen sind nicht erforderlich, Probleme mitAn older suggestion is crystalline oil clay produced at a temperature below their melting point. The alumina produced according to the invention as abrasive grain differs from the well-known alumina abrasive grain in terms of morphology, porosity and grinding performance. In the process according to the invention, the crystallization time is short and the working temperatures are not particularly high required problems with

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Stauben oder Drucken oder der Bildung von korrosiven, kostspieligen oder p\c?',->!.:<"liehen Stoffen treten nicht auf. Lach dem erflndung^onässen Verfahren wird von einen αehr billigen Auagangnma^rial ausgegangen, Kan erhält in kürzerer 'iclt und bei geringeren Temperaturen als dien bisher üblich war ein Schleifkorn ο it Körnungsnunner 8 hin J2\,- (etwa 2,30 bis horunter zu κ.. ^Jl-h mm).Dust or printing or the formation of corrosive, expensive or p \ c '->:?!..' "Borrowed materials do not occur laughter the erflndung ^ onässen process starting from a αehr cheap Auagangnma ^ rial, Kan receives in less An abrasive grain ο with grain size 8 down to J2 \, - (about 2.30 to less than κ .. ^ Jl-h mm) was used at lower temperatures than usual.

Die Erfindung betrifft somit ein Verführen zur Kernteilung von <1-Tonerde als Schleifkorn, in den ein aluminiur.ihaltigef! Rohmaberial auf eine Temperatur unter den Schmelzpunkt vona-Tonerde in Gegenwart eines Kristallisationsoromotors und einer Substanz erhitzt xrird, die nit Aluminiumoxid zu einer kr ir: tall i-P nen Verbindung reagiert, deren Schmelzpunkt unter dem der d^-ΐoner de liegt, woraufhin aus den fieaktionsgemisch diene durch Verflüchtigung unter den Verfahrensbedingungen nach Umsetzung zu einer flüchtigen Verbindung entfernt wird, woraufhin schlieiJlich das Reakbionsgemisch uei der Temperatur, bei der diese .Substanz mit dem Aluminiumoxid reagiert, in vresentlichen vollnt^:lndig entfernt vard, innerhalb einer Zeit innbesondere von 6 Stunden«The invention thus relates to seducing the core division of <1 alumina as abrasive grain, in which an aluminiur.ihaltigef! Rohmaberial to a temperature below the melting point ofa-alumina in the presence of a Kristallisationsoromotors and a substance heated xrird that nit alumina to a kr ir: NEN tall iP compound reacts under which lies the melting point of the d ^ -ΐoner de, whereupon from the fieaktionsgemisch The reaction mixture is removed by volatilization under the process conditions after conversion to a volatile compound, whereupon the reaction mixture and the temperature at which this substance reacts with the aluminum oxide are essentially completely removed ^:

Die erfindungGgemacG erhaltenen Tonerdekrintalle nind polygonal scheibchenförnig bei einem Verhältnis Durclinescer zu Dicke von zumindest 2:1,The alumina claws obtained according to the invention are polygonal Disc-shaped with a ratio of Durclinescer to thickness of at least 2: 1,

Anhand folgender Figuren soll das erfinclungs genas se Verfahren näher erläutert werden:The method according to the invention is intended to be based on the following figures are explained in more detail:

Pig. 1 zeigt ein Fließschema nach den erfindungsgenässen Verfahren, wonach ein aluniniumoxidhaltiges Ausgangsmaterlal mit einer natriumoxid und Titandioxid liefernden Substanz gemischt, das Pulvergemisch granuliert und bei einer Temperatur über 1 *i\5u°C innerhalb zumiiidest 1 Stunde in einer Atmosphäre gebrannt wird, in der Natriumoxid aus dem Reaktionsgemisch entfernt werden kann. Das Reaktionsgemisch wird nun abgekühlt und' auf chemische oder technische !/eise das Schleifkorn von nichtkristallinen Produkten befreit. Pig. 1 shows a flow diagram according to the method according to the invention, after which an aluminum oxide-containing starting material with a substance that produces sodium oxide and titanium dioxide mixed together, the powder mixture is granulated and at a temperature above Fired 1 * i \ 5u ° C within at least 1 hour in an atmosphere is removed in the sodium oxide from the reaction mixture can be. The reaction mixture is then cooled and the abrasive grain is freed from non-crystalline products by chemical or technical means.

Fig.2 zeigt in einem Diagramm den Einfluß von Titandioxid in dem Gemisch. So ist die Ausbeute an als Schleifkorn geeigneter2 shows in a diagram the influence of titanium dioxide in the mixture. So the yield is more suitable as an abrasive grain

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Tonerde in Abhängigkeit von dem Anteil an Titandioxid in dem Gemisch bei bestimmten Brenntemperaturen aufgetragen. Aus dem Diagramm ist zu ersehen, daß bis zu einem Gewichfcsanteil von über ?. fj TiO₂ bezogen auf das Gewicht Na₂O und Al₂O₃ kein nennenswerter Effekt auftritt. Aus dem Diagramm geht nicht hervor, daß bei einem Anteil von mehr als 8 % TiO₂ sich das Produkt leichter von der glasigen Phase trennt und man damit die Kristallisation innerhalb eines vreiteren und weniger lcrltischen Bereichs erreichen kann,Alumina applied depending on the proportion of titanium dioxide in the mixture at certain firing temperatures. From the diagram it can be seen that up to a weight fraction of over ?. fj TiO ₂ based on the weight of Na ₂ O and Al ₂ O _3, no noticeable effect occurs. It does not appear from the diagram that with a proportion of more than 8 % TiO ₂ the product separates more easily from the glassy phase and thus crystallization can be achieved within a broader and less polar range,

Fig. 3 zeigt ein Diagramm über den Einfluss von Calcium Im Reaktionsgemisch sowie von Natriumoxid. Gegen die maximale KrI- stellgröße bei gegebenen Brennbedingungen 1st der Sodagehalt bei einem Gehalt an 10 % TiO₂ aufgetragen. Ein Caloiumoxidgehalt von nur 1,5 % verbessert ja sogar verdoppelt die maximale Krintallgrüße bei denselben Sodaanteilen.3 shows a diagram of the influence of calcium in the reaction mixture and of sodium oxide. The soda content with a content of 10% TiO _{2 is} plotted against the maximum control variable for given firing conditions. A calcium oxide content of only 1.5 % actually doubles the maximum Krintall greetings with the same proportions of soda.

Bei der ersten Verfahrensstufe werden alle Komponenten homogen gemischt. Es soll eine homogene Verteilung der einzelnen Komponenten in dem Gemisch vorliegen. Daß Aluminiumoxidrohmaterial noil kleiner als etwa 2ü ,\\ sein, um eine vollständige Reaktion ir ter den Verfahrensbedingungen (Zeit und Temperatur) zu ge-0-catten. Dieses homogene Gemisch kann auf zwei Arten gewonnen werden, entweder thermisch oder mechanisch. Die mechanische Verfahrensweise erfolgt derart, daß die Ausgangsprodukte in einer Kugel- oder Stiftmühle sorgfältig gemalilen und gemischt v/erden, so daß die Aluminiumoxidkristalle des Ausgangsmaterials kleiner als 20/U sind. Dies ist in der keramischen Industrie allgemein üblich. Bei den thermischen Mischverfahren wird zuerst kurz- auf mechanische Weise Aluminiumoxidausgangsmaterial und die natriumoxid liefernde Substanz gemischt, dieses Gemisch, etwa 2 h auf ungefähr 1 200⁰G erhitzt, wobei das gesamte Natriumoxid mit dem Aluminiumoxid unter Bildung von ß-Tonerde und Natriumaluminat umgesetzt wird (1 Na₂O auf 11 AlgOo bzw. 1 ITa₂O auf 1 A1₂O~). Bei der thermischen Verfahrensweise wird vorzugsweise in oxidierender Atmosphäre gearbeitet, da dann offensichtlich Natriumoxid weniger flüchtig 1st.In the first stage of the process, all components are mixed homogeneously. There should be a homogeneous distribution of the individual components in the mixture. The alumina raw material must not be less than about 2μ , \\ in order to ensure a complete reaction under the process conditions (time and temperature). This homogeneous mixture can be obtained in two ways, either thermally or mechanically. The mechanical procedure is such that the starting products are carefully painted and mixed in a ball or pin mill so that the aluminum oxide crystals of the starting material are smaller than 20 / rev. This is common practice in the ceramic industry. In the thermal mixing process is firstly short mixed mechanically alumina starting material and the sodium oxide-providing substance, this mixture, about 2 hours to about 1200 ⁰ G heated, where the entire sodium oxide is reacted with the alumina to form beta-alumina and sodium aluminate (1 Na ₂ O on 11 AlgOo or 1 ITa ₂ O on 1 A1 ₂ O ~). The thermal procedure is preferably carried out in an oxidizing atmosphere, since sodium oxide is then obviously less volatile.

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Das Reaktionsprod.ukt wird dann granuliert oder pelletisiert. In diesen Stücken liegen die Ausgangsstoffe in inniger Berührung vor, so daß die Beendigung der Reaktionen der Of en..- Atmosphäre erfolgen kann. Dies kann auf zwei Verfahrensweisen geschehen. Es wird ein Kuchen verpresst und daraus auf einem Sieb ein Granulat gewünschter Weise hergestellt. Nach der anderen Verfahrensweise mischt man ein Plastifiziermittel zu, worauf die Masse auf die gewünschte Größe stranggepresst und getrocknet wird. Die maximale Größe des Granulats ergibt sich aus dem Mechanismus zur Entfernung des Natriums in die Dampfphase. Dies bedeutet, daß ein zu grobes Granulat keine ausreichende Entfernung von Natriumoxid gestattet. Es bilden sich damit keine großen Kristalle der GC-Tonerde. In der Praxis ergab sich als maximale Größe des Granulats etwa 6,35 mm (lA inch). Die Form des Granulats ist ohne Bedeutung, solange zumindest eine der Dimensionen etwa 6,35 mm oder darunter beträgt. Ist die kleinste Dimension größer als der angegebenejiWert, so ist für die angestrebte Umwandlung eine längere Zeit erforderlich.The reaction product is then granulated or pelletized. In these pieces the starting materials are in intimate contact, so that the end of the reactions of the furnace ... atmosphere can be done. This can be done in two ways. A cake is pressed and granules are pressed out of it on a sieve produced as desired. According to the other procedure, a plasticizer is mixed in, whereupon the mass is extruded to the desired size and dried. The maximum size of the granulate results from the mechanism to remove the sodium in the vapor phase. This means that too coarse a granulate will not sufficiently remove Sodium oxide permitted. It does not form large crystals the GC alumina. In practice, the maximum size of the Granules about 6.35 mm (1 inch). The shape of the granules is without Meaning as long as at least one of the dimensions is around 6.35 mm or below. If the smallest dimension is larger than the specified value, the conversion sought is a longer time required.

Die nächste Verfahrensstufe ist das Brennen. Aus wirtschaftlichen Erwägungen erscheint eine Brenntemperatur von etwa 1500 C als gün /big. Bei tieferen Temperaturen ist die Reaktionsgeschwindigkeit langsam. Bei höheren Temperaturen ist die Reaktion schneller. Bei üblichen Ofenanlagen und den aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten erforderlichen Betriebszeiten arbeitet man beträchtlich über 1700⁰C. Bei Temperaturen zwischen 15OO und 155O⁰C erreicht man in einer vernünftigen Reaktionszeit von etwa 1 Stunde eine vollständige Umsetzung bei einem 6,35 mm. Granulat. Bei höheren Temperaturen benötigt man geringere Zeiten, bei tieferen Temperaturen längere Zeiten. Die Ofenatmosphäre um das Granulat ist kritisch. Man erhält sehr große 06-Tonerdekristalle nämlich in Größenordnung von 2 cm durch Erhitzen des Gemisches an Luft bei 1550 C während 100 Stunden. Jedoch wird eine solche Arbeitsweise unwirtschaftlich, wenn große Mengen des Materials hergestellt werden sollen. Schleifkorn mit einer Kristallgröße in der der Größenordnung von 2 mm erhält man bei. 1500⁰C in 1 Stunde,The next stage of the process is firing. For economic reasons, a firing temperature of around 1500 C appears to be favorable. The reaction rate is slow at lower temperatures. The reaction is faster at higher temperatures. In conventional furnaces and the necessary from an economic point of operation times is considerably operates over 1700 ⁰ C. At temperatures between ⁰ 15OO and 155o C can be reached in a reasonable reaction time of about 1 hour, a complete reaction at a 6.35 mm. Granules. At higher temperatures shorter times are required, at lower temperatures longer times. The furnace atmosphere around the granulate is critical. Very large 06 alumina crystals of the order of 2 cm are obtained by heating the mixture in air at 1550 ° C. for 100 hours. However, such a procedure becomes uneconomical when large quantities of the material are to be produced. Abrasive grain with a crystal size on the order of 2 mm is obtained from. 1500 ⁰ C in 1 hour,

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vorausgesetzt, daß man eine reduzier«**» Atmosphäre einhält. Versuche ergeben nämlich, daß eine reduzierende Atmosphäre die Kristallbildung auf Kosten der Kristallgröße beschleunigt. Dies ist von keiner großen praktischen Bedeutung, daß ja Kristalle mit einer Größe von 2 cm in der Schleifmittelindustrie kaum Bedeutung haben. Bevorzugt wird zur Beschieunigunner Kristallisation Kohlenmonoxid als reduzierende Atmosphäre. Es ist vielleicht möglich, daß Kohlenmonoxid mit Natriumoxid unter Bildung von Natrium und Kohlendioxid reagiert. Metallsiches Natrium hat einen sehr viel höheren Dampfdruck als das Oxid, wodurch die Verflüchtigung beschleunigt wird. Es konnte festgestellt werden, daß Wasserdampf in der Cfen-Atmosphäre den Prozess beschleunigt, möglicherweise durch Umwandlung des Natriumoxids in Natriumhydroxid, welches wieder einen viel höheren "Dampfdurck als das Oxid besitzt. Was immer der Mechanismus der Entfernung von Natrium aus der Reaktionsmasse sein wird, so istprovided that you keep a reduced "**" atmosphere. Experiments show that a reducing atmosphere accelerates crystal formation at the expense of crystal size. This is of no great practical importance, as crystals with a size of 2 cm are used in the abrasive industry have little meaning. Preference is given to the Beschieunigunner Crystallization of carbon monoxide as a reducing atmosphere. It is perhaps possible that carbon monoxide is taking with sodium oxide Formation of sodium and carbon dioxide reacts. Metal-safe sodium has a much higher vapor pressure than the oxide, whereby the volatilization is accelerated. It was found that water vapor in the Cfen atmosphere the Process is accelerated, possibly by converting the sodium oxide into sodium hydroxide, which again is at a much higher level "Steam pressure than the oxide possesses. Whatever the mechanism of the Removal of sodium from the reaction mass will be so is

oxid klar, daß durch die Ofenatmosphäre Natrium/ unter Bildung eines Stoffs hohen Dampfdrucks reagiert, welcher aus dem Gemisch entweicht und dadurch den Natriumgehalt des Gemische herabsetzt.oxide clear that through the furnace atmosphere sodium / with the formation of a Substance with high vapor pressure reacts, which escapes from the mixture and thereby reduces the sodium content of the mixture.

Die Kristallisation kann man auch erreichen in einer reduzierenden Atmosphäre enthaltend Wasserstoff oder Metei. So kan man das Material einem direkten Aufschlag einer Meten-Luftflamme aussetzen. Da der wesentliche Gesichtspunkt dieses Verfahrens die Entfernung von Natriumoxid ist, so ist es wichtig, daß die Distanz, durch die Natriumoxid für den Austritt wandern muß, klein gehalten wird. Aus diesem Grund bevorzugt man ein Granulat, dessen eine Dimension nicht über 6,35 mm geht, damit die Umwandlung in einer aus wirtschafftlichen Gründen tragbaren Zeit erfolgt.Crystallization can also be achieved in a reducing process Atmosphere containing hydrogen or metal. So the material can be exposed to a direct impact of a metete air flame expose. Since the essential aspect of this process is the removal of sodium oxide, it is important to that the distance through which the sodium oxide must travel for the exit is kept small. For this reason one prefers one Granulate, one dimension of which does not exceed 6.35 mm, with it the conversion into an economically viable one Time takes place.

Wird ein unreines Ausgangsmaterial wie Bauxit oder Ilmenit angewandt, so müssen überschüssige Begleitsubstanzen wie die Oxide von Silicium, Eisen und Titan entfernt werden, damit sie nicht in nennenswerten Mengen in die Tonerdekristalle eintreten v/erden. Mit fortschreitender Reaktion,d.h.Aluminiumoxid bildete im wesentlichen Ein-Kristalle, würde die restliche Mischung anIf an impure starting material such as bauxite or ilmenite is used, excess accompanying substances such as Oxides of silicon, iron and titanium are removed so that they do not enter the alumina crystals in significant quantities v / earth. As the reaction progressed, i.e. alumina formed essentially single crystals, the remainder of the mixture would appear

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Aluminiumoxid verarmen pe wäre also dann ein sehr tiefer Schmelzpunkt zu £,:^v:'is>- v-anj lies trifft auch tatsächlich su. Das gebildete \„^s,f schmelzende Glas muß durch ein aufsaugen™ des MateriiV- abgeführt werden. Um nun den Anteil der bei diesem Verfahren zuentfernenden Verunreinigungen herabzusetzen kann man gegebenenfalls reine Ausgangsmateriale, soweit diese wirtschaftlich tragbar sind, anwenden® Als aufsaugendes Material verwendet man bevorzugt ein Gemisch von etwa 80$ Aluminiumoxid und 20 % Ton (ball clay). Man kann auch reine Tonerde ohne Tonzusatz anwenden.Depletion of aluminum oxide would then have a very low melting point of £,: ^v: 'is> - v-anj lies also actually applies below. The formed \ " ^s , f melting glass must be removed by absorbing the material. In order can reduce the proportion of zuentfernenden in this method, impurities, if appropriate pure starting materials, provided that they are economically viable, anwenden® The wicking material is preferably a mixture of about 80 $ alumina and 20% clay (ball clay) is used to. You can also use pure clay without added clay.

Nach Ausbildung großer Kristalle von oC-Tonerde durch das Brennen kann man das Granulat einer chemischen Behandlung unterziehen, um die großen Kristalle abzuscheiden. Das Granulat wird ge»«-mit einer starken Säure behandelt, gewaschen und dann mit einer starken Lauge behandelt wie Natriumhydroxid. Nach einem sorgfältigen Waschen wird die noch immer zusammenhängende E'ristall^nthaltende Masse weich und leicht zu zer» bre~-hen· Es schließt sich nun eine schonende Zerklelnerungs-■:.:;ufe an, um die Kristalle zu gewinnen. Das restliche Material wird nun von den Kristallen abgewaschen, die nach dem Trockenen verwendungsfähig sind« Werden hoch reine Produkte angewandt, so daß nur geringe Mengen an Restmaterial anfallen, so kann man die Kristalle nach einer schonenden Zerkleinerung ohne der chemischen Behandlung verwenden.After the formation of large crystals of oC alumina through After firing, the granulate can be subjected to a chemical treatment in order to separate out the large crystals. The granules is ge "" - treated with a strong acid, washed and then treated with a strong alkali like sodium hydroxide. After careful washing, the still coherent crystal-retaining mass becomes soft and easy to disintegrate. bre ~ -hen · A gentle fragmentation now closes ■:.:; ufe to win the crystals. The remaining material is now washed away from the crystals, which after drying are usable «If highly pure products are used, so that only small amounts of residual material are obtained, the crystals can be crushed gently without the use chemical treatment.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Kristalle aus οι- Tonerde besitzen einen Durchmesser von 1 bis 2 mm und eine Dicke von 0,5 bis 1 mm. Dies entspricht etwa einer Kömungsnummer von 2,36 (Prüfsieb 8). Die klaren Kristalle weisen einen Gehalt von Aluminiumoxid über 99% und etwa 0,2Ji Titandioxid auf.Crystals made from alumina according to the process of the invention have a diameter of 1 to 2 mm and a thickness of 0.5 to 1 mm. This corresponds approximately to a grain number of 2.36 (test sieve 8). The clear crystals have an aluminum oxide content of over 99% and about 0.2 μl of titanium dioxide.

Blaue Kristalle können noch weniger als 1 % Eisenoxid enthalten. Eisenoxidfreie Kristalle sind durchsichtige Saphire, Die meisten haben jedoch eine innere Porosität von etwa 5 Vol.-Ji», die ihnen ein milchigweißes Aussehen verleiht. Eisenoxidhaltige Kristalle haben ein ähnliches Aussehen ausser bei tief blauer Färbung, die dicKere Bereiche durchscheinend macht» Manchmal findet man in der inneren Porosität Einschlüsse, die ungefähr 10 % Natrium-Blue crystals can contain less than 1% iron oxide. Crystals free of iron oxide are clear sapphires. Most, however, have an internal porosity of about 5 vol. Iron oxide-containing crystals have a similar appearance except in deep blue color, the thicker areas translucent makes "Sometimes you can find in the inner porosity inclusions that about 10% sodium

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oxid und 35 $ Titandioxid enthalten. Darüberhinaus führt die innere sphärische Porosität zu einem weiohen Schleifkorn. Größere Körnungsnummern zeigen eine mehr plättchenförmige Struktur. Die erfindungsgemäß erhaltenen Schleifmittel lassen sich 1« durch die plättohenförmige Struktur großer Kristalle, 2. weitgehend sphärische innere Poroeität und 3. gelegentliches Auftreten von Einschlüssen in den inneren Poren charakterisieren« Die innere Porosität und die Kristallplättclien sind zweifellos eine Ursache für die überlegene Wirksamkeit beim Präzisionsschleifen· Bei allen Sohleifvorgängen zeigten sich diese Kristalltypen gegenüber den bekannten handelsüblichen Sohleifmitteln überlegen·oxide and $ 35 titanium dioxide. In addition, the inner spherical porosity leads to a white abrasive grain. Larger grit numbers show a more platelet-shaped structure. The abrasives obtained according to the invention can be characterized by the plateau-shaped structure of large crystals, 2. largely spherical internal porosity and 3. the occasional occurrence of inclusions in the internal pores In all sole grinding processes, these types of crystals proved to be superior to the known commercially available sole grinding agents.

Als Rohmaterialien braucht man Substanzen, die Aluminiumoxid, Natriumoxid und Titandioxid liefern. Man kann Bauxit, chemisch gereinigten Bauxit, z. B· nach dem Bayer-Aufsohlußverfahren, Natriumaluminat, ß-Aluminiumoxid und ähnliche Stoffe mit Aluminiumoxidgehalten in der gleichen Größenordnung -erwenden.Substances that provide aluminum oxide, sodium oxide and titanium dioxide are needed as raw materials. You can use bauxite, chemically purified bauxite, e.g. B according to the Bayer brewing process, Sodium aluminate, ß-aluminum oxide and similar substances with aluminum oxide contents in the same order of magnitude -use.

Das Natriumoxid kann durch eine beliebige Natriumverbindung bereitgestellt werden, welche Natrium in deiu Gemisch bei neutralem oder oxidierendem Milieu bis zu den Maximalen Brenntemperaturen zu behalten vermögen» is. B. Natriumcarbonat, -sulfat, -fluorid, -aluminat oder Kryolith, Salze mit einem hohen Dampfdruck oder solche, die zu Natriumverlusten vor dem Kristallwachstum führen wie das Nitrat oder Ohlorid sind nicht geeignet. Die Fluoride sind weniger zweckmäßig als Oxid, Carbonat oder Sulfat.The sodium oxide can be provided by any sodium compound which contains sodium in the mixture in a neutral or oxidizing environment up to the maximum firing temperatures. B. sodium carbonate, -sulphate, fluoride, aluminate or cryolite, salts with a high vapor pressure or those that lead to sodium losses before the Crystal growth like the nitrate or Ohlorid are not suitable. The fluorides are less useful than oxide, Carbonate or sulfate.

Für Titandioxid eignet sich als Ausgangsmaterial metallisches Titan, Titandioxid, Hutil oder auch Titanate. Bevorzugt wird Titandioxid wegen seiner allgemeinen Verfügbarkeit· Der hier angegebene Titangehalt ist immer auf Äquivalente Titandioxid bereohnet.Metallic titanium, titanium dioxide, Hutil or titanates are suitable as starting materials for titanium dioxide. Preferred becomes titanium dioxide because of its general availability · The titanium content given here is always based on equivalents of titanium dioxide regretted.

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Die relativen Mengenverhältnisse von Aluminiumoxid (A), Natriumoxid (N) und Titandioxid (T) in dem Gemisch sind wichtige In der Praxis entspricht der Natriumgehalt einem Sodagehalt (ΝβρΟ), also dem Natriumgehalt irgend einer Substanz, berechnet auf äquivalente Mengen des Natriums in Natriumoxid· Er beträgt 6 bis 12 Gewichtsprozent· Das Molverhältnis A : N ist 4 bis 9» entsprechend 12 bis 6 Gewichtsprozent Natriumoxid· Bevorzugt wird ein Molverhältnis A t N von 5»5 oder 10,5 Gewichtsprozent Natriumoxid· Die hier angegebenen Gewichtsprozente beziehen sich auf Aluminium- und Natriumoxid, ohne daß in diese Berechnung andere Substanzen eingehen· Eine wesentliche Verringerung der Wirksamkeit des Natriumoxids wird bei einem Gehalt unterThe relative proportions of aluminum oxide (A), sodium oxide (N) and titanium dioxide (T) in the mixture are important · It is from 6 to 12 percent by weight · The molar ratio a: N is 4 to 9 "corresponding to 12 to 6 weight percent of sodium oxide · Preferably, a molar ratio a t N of 5» 5 or 10.5 weight percent sodium oxide · The weight percents expressed herein are based on Alumina and sodium oxide, without other substances being included in this calculation

8 Gewichtsprozent festgestellt· Der bevorzugte Natriumoxidgehalt liegt also zwischen 8 und 12 Gewichtsprozent entsprechend dem Molverhältnis A : N = 4 bis 8_e 8 percent by weight determined · The preferred sodium oxide content is therefore between 8 and 12 percent by weight, corresponding to the molar ratio A: N = 4 to 8 _e

Titandioxid muß in einem Molverhältnis A : T von 4 bis vorliegen, entsprechend 4 bis 15 Gewichtsprozent Titandioxid, berechnet auf Titandioxid und Aluminiumoxid·Titanium dioxide must be present in a molar ratio A: T of 4 to, corresponding to 4 to 15 percent by weight of titanium dioxide, calculated on titanium dioxide and aluminum oxide

Weitere zweckmäßige Zusätze sind Calciumoxid, welches als 0a:/bonat zugegeben werden kann. 1,5 Gewichtsprozent CaO (berechnet als· äquivalente Menge auf Kalk) bewirkt, daß die Kristalle in der Hauptdimension zumindest zweimal so groß sind als sie unter den gleichen Brenntemperaturen und -zeiten für ein Gemisch ohne Calcium oder Calciumverbindung erreichbar sind» Bis herunter zu 0,5 Gewichtsprozent CaO beobachtet man eine 50-^ige Erhöhung der Kristallgröße. Es zeigt sich, daß größere Calciumoxidmengen, nämlich über 2 #, keine weitere Verbesserung bringen. Bei 3 # ist die maximale Kristallgröße entsprechend der mit einer Zusatzmenge von 1,5 fo CaO·Further useful additives are calcium oxide, which can be added as 0a: / bonat. 1.5 percent by weight CaO (calculated as the equivalent amount on lime) causes the crystals in the main dimension to be at least twice as large as they can be achieved under the same firing temperatures and times for a mixture without calcium or calcium compound »down to 0 , 5 percent by weight CaO one observes a 50- ^ ige increase in the crystal size. It turns out that larger amounts of calcium oxide, namely over 2 #, bring no further improvement. With 3 #, the maximum crystal size corresponds to that with an additional amount of 1.5 fo CaO

Es wurde der Einfluß von verschiedenen Calciumverbindungen festgestellt, wie Calciumsulfat, -hydroxid, -chlorid, -oxalat, -aluminat und -cyanamid, um einen äquivalenten Betrag von 1,5 1° CaO in das Gemisch einzubringen· Das Hydroxid und OxalatThe influence of various calcium compounds, such as calcium sulfate, hydroxide, chloride, oxalate, aluminate and cyanamide, was found to bring an equivalent amount of 1.5 1 ° CaO into the mixture. The hydroxide and oxalate

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sind am wirksamsten, Calciumsulfat und -chlorld führt zu einem Ankleben auf dem aufsaugenden Material, so daß man diese Substanzen nicht gerne verwendet. Caloiumaluminat und -oyanamid führen zu einer bemerkenswerten Jedoch nicht übermäßigen maximalen Kristallgröße.are most effective, calcium sulfate and calcium chloride leads to sticking to the absorbent material so that these substances are not used with pleasure. Caloium aluminate and -oyanamide lead to a remarkable but not excessive maximum crystal size.

Trotzdem man aluminiumfreie Stoffe zweokmäßigerweiee nur in minimaler Menge einbringt, um unerwünschte Nebenprodukte möglichst gering zu halten und damit eine Erschwerung der Kristallgewinnung zu verhindern, sind Verunreinigungen und Begleitsubstanzen in einer bestimmten Menge im Bauxit zulässig. Siliciumdioxid ist jedoch in Bauxit unerwünBoht, Magnesiumoxid und Magneeiumverbindungen, auch Chrom und zu einem gewissen Ausmaß Eisen, beeinträchtigen die Kristallisation, Eisen ist wünschenswert, sofern man mit Titandioxid in Richtung auf eine Blaufärbung der kristallinen Produkte arbeitet, die für verschiedene Anwendungszwecke zweckmäßig sind.Nevertheless, aluminum-free fabrics are only used in two ways brings in a minimal amount in order to keep undesirable by-products as low as possible and thus a complication of the To prevent crystal extraction, impurities and accompanying substances are permitted in a certain amount in the bauxite. Silica, however, is undesirable in bauxite, magnesia and magnesium compounds, including chromium and to a certain extent iron, impair crystallization, Iron is desirable provided that titanium dioxide is used in the direction of a blue coloration of the crystalline products works that are useful for various purposes.

Das Pelletisieren oder Granulieren des Gemisches kann unter sehr geringem Druck vorgenommen werden· Es licht jeder Druck aus, der zu ausreichend festen Formkörpern führt. Höhere Drücke sind nicht notwendig, können jedoch ohne Schaden angewendet werden. Bin Druck von mehr als 3,5 kg/cm (50 psi) ist wünschenswert.Pelletizing or granulating the mixture can be done under very low pressure. Everyone is light Pressure that leads to sufficiently strong moldings. Higher pressures are not necessary but can be used without harm will. A pressure greater than 3.5 kg / cm (50 psi) is desirable.

Inertes Material kann zu der Pelletisierung oder zu den Pellets zugemisoht werden, z. B. Kohlenstoff in Form von Aktivkohle oder Koks, um eine bessere Trennung der Pellets im Falle eines Schachtofens, Drehrohrofens oder eines Reaktionsraumes mit Wirbelschicht beim Brennen zu erreichen.Inert material can be added to the pelletization or to the pellets, e.g. B. carbon in the form of Activated charcoal or coke to better separate the pellets in the case of a shaft furnace, rotary kiln or a reaction room to achieve with a fluidized bed during firing.

Zum Brennen kann man verschiedene Arbeitsbedingungen hinsichtlich Zeit, Temperatur und Ofenatmosphäre anwenden. Die tiefste Temperatur für wirtschaftlich tragbare Brennzeiten liegt bei etwa 1450° C. Bevorzugt wird jedoch zwischen 1500 und 1550° C gebrannt. Man kann natürlich auch höhere Temperaturen anwenden. 909832/1173Different working conditions with regard to time, temperature and furnace atmosphere can be used for firing. The lowest temperature for economically viable burning times is around 1450 ° C. However, between 1500 is preferred and fired at 1550 ° C. Of course, you can also use higher temperatures. 909832/1173

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In der Ofenatmosphäre sollen gegenüber Natriumoxid reduzierende Bedingungen vorherrschen. Kohlenmonoxid entweder rein oder im Gemisoh mit Stickstoff oder anderen nicht oxidierenden Gasen, wie Wasserstoff oder Methan, lassen sich anwenden» Methan wird "bei den herrschenden Temperaturen zu Wasserstoff gespalten,, Die Konzentration und Strömungsgeschwindigkeit der Ofenatmosphäre muß ausreichen für eine wirkungsvolle Entfernung des Natriums aus dem Reaktionsgemisch in der gegebenen Brennzeit, die zwischen 1 und 6 h liegen kann<> Längere Brennzeiten kann man natürlich anwenden, soweit dies aus wirtschaftlichen Überlegungen zweckmäßig erscheint. Die Kristallisation von oi-Tonerde beginnt erst, wenn natriumoxid entfernt ist, also wenn das Molverhältnis A ι Ν 11 beträgt»Sodium oxide should be used in the furnace atmosphere reducing conditions prevail. Carbon monoxide either pure or mixed with nitrogen or other non-oxidizing substances Gases such as hydrogen or methane can be used. »Methane becomes" at the prevailing temperatures Split hydrogen, The concentration and flow rate the furnace atmosphere must be sufficient to effectively remove the sodium from the reaction mixture in the given burning time, which can be between 1 and 6 hours <> Longer burning times can of course be used if this appears expedient for economic reasons. the Crystallization of oi-alumina does not begin until sodium oxide is removed, so if the molar ratio A ι Ν 11 »

Um reduzierende Ofenatmosphäre für das Brennen der Pellets zu gewährleisten, kann man eine Flamme eines Gasbrenners mit einem Luftunterschuß für reduzierende Bedingungen anwenden, z« B. etöchiometrische Gemische von Erdgas und Luft (10 vol. . uit für 1 vole Erdgas) verwenden. Gemische mit Sauerstoff- Unterschuß sind auch reduzierend.To ensure a reducing furnace atmosphere for burning the pellets, a flame from a gas burner can be used Use an air deficit for reducing conditions, e.g. etoichiometric mixtures of natural gas and air (10 vol. . uit for 1 vole of natural gas). Mixtures with a deficit of oxygen are also reducing.

Zur Untersuchung diente ein liegender Rohrofen mit einstellbarer Ofenatmosphäre ο Er wurde durch Widerstandheizung erhitzt, und zwar mit an der Außenseite angeordneten, parallel zur Ofenachse liegenden Heizelementen. Die Gase für die Ofenatmosphäre wurden über ein Rohr während des Betriebs einge- .A horizontal tube furnace with adjustable furnace atmosphere was used for the investigation ο It was heated by resistance heated, with heating elements arranged on the outside and parallel to the furnace axis. The gases for the furnace atmosphere were put in via a pipe during operation.

führt. Rohrquerschnitt 46 cm , Chargengewicht 25 g. Die Aufheizgeschwindigkeit war nioht kritisch, jedoch sollte nach Beendigung der Reaktion die Charge gleich ausgetragen werden» Die Abkühlzeit ist nicht kritisch»leads. Pipe cross-section 46 cm, batch weight 25 g. The heating rate was not critical, but the batch should be discharged immediately after the reaction has ended » The cooling time is not critical »

In folgender Tabelle sind verschiedene Ausgangsgemische zur Herstellung der erfindungsgemäßen oi-Tonerde zusammengestellt. The following table shows various starting mixtures for the production of the oi-alumina according to the invention.

909832/1173909832/1173

- 11 -- 11 -

Al₂O,Al ₂ O, -- 11 -11 - ** Na₂ONa ₂ O 17 $ $ 17 TiO₂ TiO ₂ 1010 +
B-7 90+
B-7 90 AuBgangsmaterialStarting material (B-7)(B-7) TiO₂ TiO ₂ 1010 B-7 87B-7 87 , 80 $> , $ 80> (B-7)(B-7) 16 £16 pounds II'II ' 1010 AA. B-7 87B-7 87 (B-7)(B-7) 16 «16 « IlIl 1010 BB. hü Al₂Ohü Al ₂ O 81 % 81 % Na₂CO₃ Na ₂ CO ₃ IlIl CC. (Bayer)(Bayer) 78 #78 # 1010 DD. IlIl IlIl IlIl 1010 IlIl HH ηη EE. FF.

P
Q
R
SP.
Q
R.
S.

weitere Zusätzefurther additions

Fe₃O₃ CaCO,Fe ₃ O ₃ CaCO,

7878

0 B-7 790 B-7 79

B-7
B-7
B-7
B-7B-7
B-7
B-7
B-7

79
79
79
8979
79
79
89

I Surinam 79$
BauxitI Suriname $ 79
bauxite

82$$ 82

Ai₂O₃ 709εAi ₂ O ₃ 709 ε

(Bayer)(Bayer)

W Surinam 50$
BauxitW Suriname $ 50
bauxite

X Al₂O₃ 78$X Al ₂ O ₃ 78 $

(Bayer)(Bayer)

Y B-7 87 #
Z B-7 83 1o Y B-7 87 #
Z B-7 83 1o

Fe₂O₃ Fe ₂ O ₃

CaCO,CaCO,

16 Cr₂O₃ CaCO,16 Cr ₂ O ₃ CaCO,

3 33 3

HH B-7B-7 7979 ** (B-7)(B-7) II. B-7B-7 7979 ** (B-7)(B-7) JJ B-7B-7 7979 (B-7)(B-7) KK B-7B-7 7979 (B-7)(B-7) LL. B-7B-7 7979 (B-7)(B-7) MM. B-7B-7 7979 TeileParts (B-7)(B-7) NN B-7B-7 7979 (B-7)(B-7)

(B-7)(B-7)

(B-7) (B-7) (B-7) (B-7) Na₂SO₄ 19(B-7) (B-7) (B-7) (B-7) Na ₂ SO ₄ 19

Na₂CO₃ 16 NaFNa ₂ CO ₃ 16 NaF

Na₃AlF₆ # 96Na ₃ AlF ₆ # 96

iook

# ## #

9696

##

Teile 3 Teile Gr₂O₃ Parts 3 parts Gr ₂ O ₃

TiO₉ 9 Teile V₂O₅ TiO ₉ 9 parts V ₂ O ₅

TiO₀ 9 Teile CaOTiO ₀ 9 parts of CaO

FeTiO FeTiO FeTiO FeTiO TiOFeTiO FeTiO FeTiO FeTiO TiO

Ti₂O₃ Ti ₂ O ₃

TiO,
Tio!
Ti
TiO,TiO,
Tio!
Ti
TiO,

TiO₂ 9pTiO,TiO ₂ 9pTiO,

MnO NiOMnO NiO

ffebr. Bauxit-Verunreinigungen ffebr. Bauxite impurities

Urnen* Na₂O 1256 TiO₂ Urns * Na ₂ O 1256 TiO ₂

(B-7) (B-7) 909832/117 3(B-7) (B-7) 909832/117 3

TiO₂ TiOo CaCO₃ CaCOTiO ₂ TiOo CaCO ₃ CaCO

- 12 -- 12 -

Ausgangsmaterial
Al₉O, Na₀O TiO₀ weiter®Source material
Al ₉ O, Na ₀ O TiO ₀ weiter®

AA Al O, 86 $> Na₀TiO, 14 # (Na₀TiO,)AA Al O, 86 $> Na ₀ TiO, 14 # (Na ₀ TiO,)

η J <- J C. Jη J <- J C. J

+) hü Al₂O₅ (82 96) + Na₂OO₅ 2 h bei 1400⁰C gebrannt, ++) Gemisch von Na₃O + Na₃Ti-O₇ 12 t 1 (molar).+) hü Al ₂ O ₅ (82 96) + Na ₂ OO ₅ fired for 2 h at 1400 ⁰ C, ++) mixture of Na ₃ O + Na ₃ Ti-O ₇ 12 t 1 (molar).

Bei dem erhaltenen Produkt handelt es sich im wesentlichen um ß-Tonerde (Na₂O. 11 Al₂O₅) und Natriumaluminat (Molverhältnis der beiden Oxide 1 t 1)· Bei dem obigen handelsüblichen Aluminiumoxid liegen 9, 5 $> Natriumoxid und 90 $ Aluminiumoxid vor· Anstelle des Natriumcarbonats kann man für die Herstellung des handelsüblichen Aluminiumoxids nach dem Bayer-Verfahren auoh Natriumsulfat anwenden. Vor der Anwendung wird das Material auf eine Feinheit von 20 ax aufgemahlen.In the obtained product is essentially beta-alumina (Na ₂ O 11 Al ₂ O ₅₎ and sodium aluminate (molar ratio of the two oxides 1 t 1) · In the above commercially available alumina are 9 5 $> sodium oxide and 90 $ Aluminum oxide before · Instead of sodium carbonate, sodium sulfate can be used for the production of commercially available aluminum oxide using the Bayer process. Before use, the material is ground to a fineness of 20 ax.

Alle die oben erwähnten Gemische führen zu quantitativ guten Ausbeuten an oi-Tonerde bei einer Brennzeit von 1 bis 6 h in einer Kohlenmonoxid- oder Stickstoff-Kohlenmonoxid-AtmoSphäre. Die Ofenbedingungen für einen Eohrofen sind: 200 om /min CO, 3 l/min Stickstoff, der vorzugsweise angefeuchtet in den Ofen eingebracht wird| hierzu durchströmt er ein Wasservolumen. Das Gemisch in Form von Granulat oder Pellets mit einer Stückgröße unter 6,35 mm wird in dünner Schicht auf einer Unterlage z· B· aus Aluminiumoxid aufgeschüttet und 1 bis 6 Stunden bei 1450 bie 1700° 0 gehalten· Bei den höheren Temperaturen sind die geringeren Brennzeiten erforderlich. Anstelle des Kohlenmonoxids kann man Wasserstoff oder Methan anwenden, jedoch sollten dann geringere Strömungsgeschwindigkeiten angewandt werden, um eine übermäßige Reduktion des Gemisches oder eine eventuelle Reduktion des OfenmaterialsAll of the above-mentioned mixtures lead to quantitatively good yields of oi-alumina with a firing time of 1 to 6 hours in a carbon monoxide or nitrogen-carbon monoxide atmosphere. The furnace conditions for an Eohr furnace are: 200 om / min CO, 3 l / min nitrogen, which is preferably moistened is placed in the furnace | for this purpose it flows through a volume of water. The mixture in the form of granules or Pellets with a size of less than 6.35 mm are poured in a thin layer on a base, e.g. made of aluminum oxide and held at 1450 to 1700 ° 0 for 1 to 6 hours The shorter firing times are required at the higher temperatures. Instead of carbon monoxide, you can use hydrogen or methane, but lower flow rates should then be used to avoid excessive reduction of the mixture or a possible reduction of the furnace material

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zu verhindern. Wasserstoff und auch Methan ist sehr viel wirksamer als Kohlenmonoxid. Konzentration und Geschwindigkeit des reduzierenden Gases müssen ausreichen, um den Hauptanteil des Natriumoxids aus dem Gemisch in 1 bis 5 h bei der herrschenden Brenntemperatur zu entfernen. Sobald das Natriumoxid auf einen Gehalt unter 5,5 Gewichtsprozent entsprechend einem Verhältnis N t A= 11,1 gesunken ist, setzt das Kristallwachstum von ot*-Tonerde ein. IHIr eine zufriedenstellende Umwandlung müssen zumindest 95 $ des ursprünglich vorhandenen Natriumoxids aus dem Gemisch entfernt seine Bei optimalen Gemischen sollte der Natriumoxidgehalt bei Beendigung des Brennens nur noch maximal 0,5 ^ betragen.to prevent. Hydrogen and methane are a lot more effective than carbon monoxide. The concentration and speed of the reducing gas must be sufficient to absorb the major part to remove the sodium oxide from the mixture in 1 to 5 hours at the prevailing firing temperature. Once the sodium oxide has fallen to a content below 5.5 percent by weight corresponding to a ratio N t A = 11.1, crystal growth begins of ot * clay. You're a satisfactory conversion must have at least $ 95 of the originally present sodium oxide removed from the mixture at its optimum In mixtures, the sodium oxide content should only be a maximum of 0.5 ^ at the end of the firing.

Das aus dem Ofen auBgetragene Produkt wird nun heiß mit 0,1 η Schwefelsäure zumindest 1 h und anschließend 1 h mit 20-^iger Natronlauge behandelt» Bei Chargen mit nur geringen Verunreinigungen (Produkt A aus der Tabelle) kann man die Kristalle mechanisch gewinnen, z. B. nach einem Aufbrechen oder mit einer chemischen Behandlung. Die chemische Behandlung wird zur Entfernung von überschüssiger Schlacke also einer niohtkristallinen Phase angewandt» Diese Verfahrensstufe kann als mechanische oder chemische Weise zu Ende geführt werden.The product discharged from the oven is now hot with 0.1 η sulfuric acid for at least 1 hour and then for 1 hour 20% sodium hydroxide solution treated »For batches with only minor impurities (product A from the table) you can use the Obtain crystals mechanically, e.g. After breaking or with a chemical treatment. The chemical treatment is used to remove excess slag, i.e. a non-crystalline phase »This process stage can be carried out mechanically or chemically.

Zur Ermittlung der Schleifleistung wurde wie folgt vor-,gegangen: Ein Gemisoh von handelsüblichem Aluminiumoxid wie es naoh dem Bayer-Aufschlußverfahren erhalten wurde, in einer Menge von 90 Teilen Titandioxid wurden zu einem Granulat von 1,2 mm (16 mesh) oder einem gröberen Granulat verformt und in einem gasbeheizten Ofen mit einem Volumenverhältnis Gas j Luft β 1 : 10 gebrannt, wobei die Flamme direkt auf das Granulat, welches auf einer Tonerdeunterlage in einschichtiger Bedeokung aufgeschüttet ist, aufschlägt· Es wurde 5 h bei 1550° gebrannt. Die erhaltenen Krietalle waren hervorragend. Naoh dem Abkühlen wurde durch chemische Behandlung mit einer Säure und dann mit einer Lauge und schließlich durch Sieben das kristalline Material gewonnen. Auf diese Weiße istThe following procedure was used to determine the grinding performance: A mixture of commercial alumina as obtained from the Bayer digestion process in one A quantity of 90 parts of titanium dioxide was formed into granules of 1.2 mm (16 mesh) or coarser granules and Burned in a gas-heated furnace with a volume ratio of gas to air β 1: 10, with the flame directly on the granulate, which has been poured onto an alumina base in a single-layered clouding, opens. It was 5 h Fired at 1550 °. The crystals obtained were excellent. After cooling, chemical treatment with an acid and then with an alkali and finally by sieving the crystalline material obtained. On this whiteness is

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-H--H-

ein Schleifkorn der Körnungsnummern 12 Ms 100 entsprechend 1,015 bis 1,68 mm hergestellt worden.an abrasive grain with grit number 12 Ms 100 accordingly 1.015 to 1.68 mm.

Die e'rfindungsgemäß hergestellten Schleifmittel wurden nun zu Schleifscheiben verarbeitet, und zwar mit üblicher Grlasbindung. Es wurden jeweils Schleifmittel mit Körnungsnummern 46 und 60 verwendet, entsprechend 0,35 bzw. 0,25 mm» Die Schleifscheiben hatten einen Durchmesser von 19 cm und eine Stärke von 1,27 cm» (Norton Company J8). Ea wurden unter standardisierten Bedingungen ein Stahl geschliffen und gegenüber einem Schleifmittel aus handelsüblicher hochreiner Schmelztonerde verglichen. Das Volumenveriiältnis der Xetallabnahme gegenüber dem Schleifscheibenverschleis lag bei dem erfindungsgemäßen Schleifmittel 22 bis 36 jS höher als bei den: VergleichsmaterialβThe abrasives produced according to the invention were then processed into grinding disks, with conventional grinding wheels Grass binding. Abrasives with grit numbers 46 and 60 were used, corresponding to 0.35 and 0.25 mm » The grinding wheels were 19 cm in diameter and 1.27 cm thick (Norton Company J8). Ea were taking Standardized conditions, a steel is ground and compared to an abrasive made from commercially available high-purity Fused alumina compared. The volume ratio of the xetallic decrease compared to the grinding wheel wear, the abrasive according to the invention was 22 to 36 jS higher than with the: Comparative material

Die äußere Form des erfindungsgemäß hergestellten Schleifmittels eignet sich ganz besonders zur Herstellung von Schleifleinen oder Schleifpapieren· Im Yergleich mit harzgebundenen Scheiben aus Schleifleinen mit Schleifmitteln der Körnungsnummer 30 entsprechend0,59 nun ergab sich, daß für einen Stahl 1020 mit den erfindungsgemäßen Schleifmitteln die Sohleifleistung um 28 i» höher war als bei dem VergleichB-produkt. The outer shape of the abrasive produced according to the invention is particularly suitable for the production of abrasive cloth or abrasive paper In comparison with resin-bonded discs made of abrasive cloth with abrasives with grit number 30 corresponding to 0.59, the result was that for a steel 1020 with the abrasive according to the invention, the sole performance was around 28 i »was higher than for the comparative B product.

Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ohne Schmelzen gezüchtete Schleifkorn zeigt einmalige Eigenschaften und unterscheidet sich darin von auf andere Weise hergestellter d-Tonerde.The abrasive grain grown without melting by the process of the invention exhibits unique properties and differs in this from d-alumina produced in other ways.

Ein wesentlicher Unterscheidungsfaktor ist die Morpholigie. Die erfindungsgemäß hergestellten Kristalle entsprechen Körnungsnummern 8 bis 320, d. h· 2,38 bis 0,044 mm. Es liegen flaohe polygonale Plättchen oder Scheiben mit parallelen Ebenen zu der Krietallachee vor, wobei die SeitenflächenMorpholigy is an essential differentiating factor. The crystals produced according to the invention correspond to grain numbers 8 to 320, i.e. h x 2.38 to 0.044 mm. There are Fluff polygonal platelets or disks with planes parallel to the Krietallachee, with the side surfaces

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parallel oder in einem Winkel zu der 6-Achse des Kristalle sind· Durch diese Orientierung besitzen die planen Flächen eine Härte von etwa 1600 nach Knoop und die Seitenflächen von etwa 2200 nach Knoop. Der Durchmesser der Plättchen ist zumindest zweimal so groß als die Stärke·parallel or at an angle to the 6-axis of the crystals are · This orientation means that the surfaces are flat a hardness of about 1600 according to Knoop and the side surfaces of about 2200 according to Knoop. The diameter of the platelets is at least twice as large as the strength

Ton Bedeutung ist auoh die Porosität· Die Kristalle schließen eine sphärische Porosität von etwa 40 Al im Durchmesser his zu Submikrongröße ein· Das Porenvolumen in den Kristallen mit einer Porengröße von maximal 50 /U beträgt durchschnittlich, etwa θ bis 10 ^. Etwa 40 bis 60 Ί· des Porenvolumen ist einer inneren, geschlossenen Porosität zuzurechnen. Die restliche Porosität beruht auf offenen Poren, die von der Oberfläche in das Korn hineinreichen« Die Bestimmung der Porosität geschieht nach standardisierten Methoden mit Pyknometer und einem Queoksilberporosimeter·Also important is the porosity · The crystals include a spherical porosity of about 40 Al in diameter up to submicron size. About 40 to 60 Ί · the pore volume can be assigned to an internal, closed porosity. The remaining porosity is based on open pores that extend from the surface into the grain. «The determination of the porosity is done according to standardized methods with a pycnometer and a mercury porosimeter ·

In chemischer Hinsicht weist das erfindungsgemäSe Schleifmittel zumindest 95 Ί» Aluminiumoxid mit einigen Schlackeneinsohlüssen auf· Der (rehalt an Eisen und Titan in fester Lösung ist höher als bei üblichen erschmolzenen Schleifmitteln. Dies ergibt sich deutlich aus der Verschiebung des Gitterabstandes d und aus den Röntgenbeugungsdiagrammen. From a chemical point of view, the abrasive according to the invention has at least 95 »aluminum oxide with some slag inlays · The content of iron and titanium in solid solution is higher than that of conventional molten abrasives. This is clearly evident from the shift in the lattice spacing d and from the X-ray diffraction diagrams.

909832/1173 _ ₁₆ _909832/1173 _ ₁₆ _

example 1

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Kristalle (Tabelle Produkt A) besitzen eine gesamte Porosität von 10 Vo.-# ($2%), das Verhältnis Durchmesser zu Dicke beträgt 2,5:1. Etwa die Härte der Poren sind geschlossen. Ein Schleifmittel mit Körnungsnummer k6 entsprechend 0,35 ^mm wurde mit einem Schleifmittel» welches in Blockform geschmolzen wurde, verglichen· Das erfindungsgemäße Schleifkorn besitzt je Korn ein Gewicht von 0,092 mg, das Vergleichsprodukt 0,1*1-6 mg durchschnittlich.Crystals produced by the process according to the invention (Table Product A) have a total porosity of 10% by volume ($ 2%), the ratio of diameter to thickness is 2.5: 1. Approximately the hardness of the pores are closed. An abrasive with grain number k6 corresponding to 0.35 ^mm was compared with an abrasive which was melted in block form. The abrasive grain according to the invention has a weight of 0.092 mg per grain, the comparison product 0.1 * 1-6 mg on average.

Die chemische Analyse der Kristalle ohne irgendwelchen Schlacken oder Glasanteilen ergab 0,32 Gew.-# TiOg, 0,05 Gew.-^ Pe₂Oo, ζ 0,05 Gew.-Ji Na₂O, <0,05 Gew.~% SiO₂, Aluminiumoxid ad <., Calciumoxid nicht bestimmt. Aus der Röntgen« Analyse ergab sich, daß ungewöhnlich große Mengen Titandioxid in fester Lösung vorliegen. Dies ergibt sich auch aus der Analyse.The chemical analysis of the crystals without any slag or glass contents yielded 0.32 wt .- # TiOg, 0.05 wt .- ^ ₂ Pe Oo, ζ Ji 0.05 part by weight Na ₂ O, <0.05 wt. ~ % SiO ₂ , aluminum oxide ad <., Calcium oxide not determined. The X-ray analysis showed that there were unusually large amounts of titanium dioxide in solid solution. This is also evident from the analysis.

Example 2

Im Sinne des Beispiel 1 wurde das Produkt B aus der Tabelle untersucht. Gesamtporosität 10 Vol.~# mit etwa der Hälfte an: geschlossenen Poren. Verhältnis des Durchmessers zur Dicke durchschnittlich 3,5:1, Korngewicht erfindungsgemäß 0,09 mg. Dieses Produkt wurde mit dem Schmelzkorn des Beispiels 1 verglichen. In the sense of Example 1, the product B from the table examined. Total porosity 10 vol. ~ # With about half of: closed pores. Ratio of diameter to thickness on average 3.5: 1, grain weight according to the invention 0.09 mg. This product was compared with the melt grain of Example 1.

Chemische Analyses nach weitgehender chemischer Behandlung 0,28 Gew.-# TiO₂, 0,7 Gew.-# Fe₂O₃, <0,05 Gew.-# Na SlO₂, Calciumoxid nicht bestimmt.Chemical analysis after extensive chemical treatment 0.28 wt .- # TiO ₂ , 0.7 wt .- # Fe ₂ O ₃ , <0.05 wt .- # Na SlO ₂ , calcium oxide not determined.

In diesem Material lag eine sehr große Menge Eisen in fester Lösung vor, eine solche Menge kann in dem bekannten Schmelzkorn nicht festgestellt werden.In this material there was a very large amount of iron in solid solution; such an amount can be found in the known fused grain cannot be determined.

Example 3

Im Sinne des Produkts Y aus der Tabelle wurden Kristalle hergestellt. Die Porosität entsprach den Beispielen 1 und 2, Verhältnis Durchmesser zu Dicke 2:1, Das erfindungsgemäße Korn ist bemerkenswert leichter als ein Vergleichsprodukt aus geschmolzenem Material gleicher Körnung.Crystals were produced in terms of product Y from the table. The porosity corresponded to Examples 1 and 2, Ratio of diameter to thickness 2: 1, the grain according to the invention is remarkably lighter than a comparable product made from molten material of the same grain size.

- 17 909832/1173 - 17 909832/1173

Die Chornische Analyse ohne etwa 1 % Schlacke oder glasigem Anteil, wie mit freiem Auge abgeschätzt, ergab <0,05 Gew.-% SiO₂, 0,16 Gew.-% Pe₂O₃, 0,64 Gew.-# TiO₂, < 0,05 Na₂O, Calciumoxid nicht bestimmt.The apse analysis without about 1% or glassy slag component, as estimated with the naked eye, gave <0.05 wt -.% SiO _2, 0.16 wt -.% Pe ₂ O _3, 0.64 wt .- # TiO ₂ , <0.05 Na ₂ O, calcium oxide not determined.

Vergleichcomparison

Es wurde Aluminiumoxid im Sinne der oben erwähnten älteren Anmeldung hergestellt. Die Krosität entsprach der der erfindungsgemäßen Produkte in Beispiel 1 bis 3. Verhältnis Durchmesser zu Dicke 3,^4-: 1, Gewicht des Korns bei Körnungsnummer etwa 0,09 mg. Aus der chemischen Analyse ergibt sich, daß der Anteil an Titandioxid und Eisen etwa 2 mal so groß ist als beim Schmelzkorn. Bei Untersuchungen zur Schnittleistung ergab sich eine etwa 25 %ige Verbesserung bei Schleifscheiben mit glasiger Bindung gegenüber den besten üblichen Scheiben mit geschmolzenem Schleifkorn.Aluminum oxide was produced in the sense of the earlier application mentioned above. The crispness corresponded to that of the products according to the invention in Examples 1 to 3. Ratio of diameter to thickness 3, ^ 4-: 1, weight of the grain with grain number about 0.09 mg. The chemical analysis shows that the proportion of titanium dioxide and iron is about twice as large as in the case of the fused grain. Investigations into the cutting performance showed an approximately 25 % improvement in grinding wheels with a vitreous bond compared to the best conventional wheels with molten abrasive grain.

Die in obigen Beispielen aufgeführten Schleifmittel zeigen gegenüber geschmolzenem Aluminiumoxid eine bemerkenswert größere Zerreiblichkeit und besitzen im Durchschnitt ein Gewicht von weniger als 0,12 mg bei einer Körnungsnummer 46 (0,35 nun).The abrasives listed in the above examples show a remarkable one over fused alumina greater friability and weight on average Less than 0.12 mg for a 46 grit (0.35 now).

Claims

1895 909832/117 31895 909832/117 3

Claims

DR. ING. F. WUKSTIIOFF 8 MUNICH 9O DIPL. ING. G. FCIIS SCHWEioEnsTRASSE a DR.K.V. PKCHMANN ~ 'τηΐκ »22ββ31 DR. ING. D. BEHRENS mia "u" iiM "PATENTANWÄLTE j 802682 rmarmorrMaan October 11, 1968 LA-35 22? Claims

1. Process for producing abrasive grain in the form of 06 alumina by heating an alumina raw material with a volatilizable flux, characterized in that that the raw material is brought to a temperature below the melting point of (alumina in the presence of a crystallization promoter and a substance which, on the one hand, is alumina with the formation of a crystalline substance with a melting point below which the (^ alumina reacts and, on the other hand, after reaction to remove a volatile substance from the reaction mixture, heated up to 6 h.

2. The method according to claim 1, characterized in that one uses a starting mixture with raw material for aluminum oxide, NatriumoxidjjAnd titanium dioxide, in which the molar ratio of aluminum oxide to sodium oxide ^ to 9 and the ratio of aluminum oxide to titanium dioxide k to 20, and to remove at least 95 % of the sodium oxide content is heated to at least Ik ^ O ⁰ Q for 1 to 6 h, the reaction mass is cooled and the crystals are recovered from it.

3. The method according to claim 1, characterized in that the starting mixture is granulated before heating.

4 ·. Process according to Claim 2 or 31, characterized in that a raw material for aluminum oxide is used with a grain size of ^ 20 / u.

5 · The method of claim 2 to 4 characterized ge _S label ze i t without that heating the Ausgangsgemich in an atmosphere which is converted to sodium oxide at a sodium-containing reaction product, the vapor pressure is below that of sodium oxide.

909832/1173 "2 -

6. The method according to claim 5, characterized in that «to a reducing atmosphere, in particular Uses carbon monoxide, hydrogen or methane

7. The method according to claim 2 to 6, characterized in that there is used as the raw material for sodium oxide which uses cerbonate or sulphate

8. The method according to claim 2 to 7, characterized in that ß-Ton4erde is used as the raw material for aluminum oxide.

9. The method according to claim 2 to 8, characterized in that there is used as the raw material for titanium dioxide Titanium used

10. The method according to claim 1 to 9 »characterized in that at least 0.5 wt, - # of a calcite compound - calculated on CaO - is added, in particular 0.5-3 % ·

11. The method according to claim 10, characterized in that net that * an uses the oxide, carbonate, hydroxide, sulfate, chloride, oxalate or cyanamide as the calcium compound,

12. t / er clay as an abrasive in the form of polygonal plates, the ratio of diameter to thickness is at least 2: 1.

13 · Ot-Tondere according to claim 12, characterized in that the crystallographic axis is perpendicular to the plate diameter

3Λ. Λ clay according to claims 12 to 13, characterized in that iron and / or titanium oxide is in solid solution is present

909832/1173 - 3 -909832/1173 - 3 -

- \ -. 1802882

15. Of-alumina according to claim 12 to Ik _t characterized in that the grain weight at Kömungsnuramer 46 is less than 0.12 mg.

1 $, Ä clay soil according to claim 12 to 15, characterized in that a total porosity of 8 to 10 Vo. ~ # is present with a pore size of at most 5Or «

17 · OEC "Tonderde according to claim 12 to 16, characterized ge k e η η is characterized in that the hardness Knoop in the platelets' surfaces is about I6OO.

18. <X-0? Ondere according to claim 12 to 16, characterized in that the friability compared with fused alumina is much bigger.

9 0 9 8 3 2 / 1 17 'J9 0 9 8 3 2/1 17 'J

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