DE1929251C - Verfahren zum Umhüllen von feuerfesten Chromerzpartikeln - Google Patents

Description

Die F.rlindung hetrilTi ein Vorführen zur Verhinderung der vor/ciliggn Reaktion /wischen .suurem l'hoKphtithindcmidcl und feue; festen Chromor/purtikcln in plustischen. verformbaren Mischungen durch Umhüllen tier Chromur/purtikoln mil einem nls Schul/.lilm wirkenden Material.

Feuerfeste Chromerzbaiistoffe werden in der Stuhl-Industrie seit vielen Jahren, huiiptsiichlich in Form von Steinen zur Herstellung neutraler Treniiscliiehlcn, verwendet. Die Verweiulharkeit dieser Baustoffe beruht darauf, dall Chromer/ der am wenigsten basische der bekannten basischen, feuerfesten Baustoffe ist. Als Anwendungsbeispiele sind hier die Verkleidung der Auslaßblöckc und die Herstellung der Unterherde in basischen Sicmens-Martins-Öfcn, der überzug von mit Vorsprilngcn versehenen Rohrwandungen in Kesseln durch plastische feuerfeste Chromcr/buiistofl'e und der Schul/, von Metallrohren in chemischen Wiedergewinnungsöfen in der Papierindustrie, in denen schwarze Natronlablauge verbrannt wird, zu nennen.

Die meisten plastischen Chromcr/baustoffe und Ausstampfmischungen enthalten ein (icmiscli von Chromerz und Natriumsilikat- oder Niitronwasserglas-Bindemitteln. Heim Trocknen derartiger Materialien wandert das Natriumsilikal an die Obcrlläche und bildet einen undurchlässigen Überzug. Spezielle Sorge muli dafür getragen werden, sicherzustellen, dall der Trocknungsvorgang in einer hochfcuchten Atmosphäre stattfindet, um zu verhindern, dal.l sich während des Trocknens und des Aufhei/ens Dampf bildet, der zu Absprengiingcn von feuerfestem Material an der Arbeitsfläche führen würde. Da das Natriumsilikat zu der Oberfläche wandert, wird auch das feuerfeste Material weiter weg von der Obcrlläche wegen des geringeren Bindemittelanteils in seiner Festigkeit beträchtlich geschwächt. Das Vorhandensein des Nairiumsilikates verringert auch die Feuerfestigkeit des Chromerzmaterials.

Zur Vermeidung der erwähnten Nachteile von Natriumsilikat-Bindcmitteln in plastischen feuerfesten Chromerzbaustoffen sind Mischungen entwickelt worden unter Verwendung saurer Phosphatbindcmittcl, wie Phosphorsäure und Aluminiumphosphat. Derartige Ansätze stellen jedoch insofern ein Problem dar, als das saure Bindemittel mit den basischen Bestandteilen des Chromerzes, nämlich dem Kalzium-, Magnesium- und Eisenoxyd, während der Lagerung und vor dem Gebrauch reagiert ur.d damit die Eigenschaften der feuerfesten Baustofl'mischung /erstört. I-'s ist daher üblich geworden, die sauren Bindemittel erst an Ort und Stelle unmittelbar vor dem Einbau des feuerfesten Materials zu dem Hr/ /u/ugehen. Wird das Bindemittel vorher zugegeben, so sind die Lageiheständigkeit und die (iebrauchsfähigkeit sehr begrenzt.

Durch die USA.-Patentschrift ist zwar bereits ein Verfahren der eingangs genannten Gattung bekanntgeworden, welches es ermöglicht, die Chromerzparlikeln mit einem als Schutzfilm wirkenden Material zu umhüllen. Bei dem durch diese Druckschrift bekanntgewordenen Verfahren findet jedoch vor der Herstellung der eigentlichen Umhüllung der Chronierziiiul Magnesiateilehen eine chemische Reaktion der basischen 'feilchen mit einer Säure statt, welche gleichzeitig das Bindemittel für die Chronierzsteiiie sein kann, wobei die Außenfläche der Partikeln <'lii-iiiii.i-li verändert wird. Hierdurch wird die Reaktion mit den sauren Bestandteilen der die C'hromcrzbausloffü bildenden Mischung jedoch lediglich verlang· siimt, nicht jedoch völlig unterbunden

Der Erllndung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver-,1 fahren der eingangs genannten Gattung /u schaffen, welches es ermöglicht, die C'hromerzparlikoln derart mit einer Schiit/hülle /u versehen, dall vor dem Brennen der Masse keinerlei Reaktion zwischen den basischen Partikeln und dem saurem Phosphathinde-

Hi mittel stattlinden kann. Das Verfahren soll es ermöglichen, dall die Mischung aus Phosphutbindeniillel und Chromerzteilchen eine sehr lange Lagerbesliindigkeit hut. Die Mischung aus dem nach dein crliiulungsgcmiU'en Verfahren beschichteten Chromer/.partikeln

is und dem l'hosphalbindemillcl soll dabei ebenso wie plastische feuerfeste Schamotte vcrarbcilbar und leicht einzubauen sein, damit die Notwendigkeit und die Kosten einer umfangreichen Lagerhaltung speziell geformter Steine eingeschränkt wird.

in Frlindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Ciattung dadurch gelost, dall hierfür eine Lösung von Natrium-/inkllexamelaphosphal, Kupfera/etat und Natriumnitrit verwendet wird.

J5 Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der F.rfindimg ist es vorgesehen, daß als Bindemittel Weslern-Bentonil verwendet wird.

Durch das erfmdiingsgeniälic Verfahren können plastisch verformbare Mischungen aus feuerfesten

;|D Chromer/bausloffen geschaffen werden, die eine sehr lange Lagerhcständigkcit haben und daher ohne Beeinträchtigung ihrer Eigenschaften bereits lange vor ihrer Verwendung vorgemischt werden können. Diese Mischungen sind ebenso leicht zu verarbeiten wie

;i5 plastisch verformbare, feuerfeste Schamotte-Baustoffe und können ebenso leicht wie diese in einen Ofen eingebaut werden, wodurch die Notwendigkeit einer groL'cn Lagerhaltung speziell geformter Steine beträchtlich verringert und damit die Lagcrhaltungskosten erheblich herabgesetzt werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der bevorzugte Ausführungsbcispiclc der Erfindung im einzelnen beschrieben sind.

Fs hat sich gezeigt, dal.l die Chromerzpartikeln vor

dem Mischen des Erzes mit einem sauren Bindemittel "mit einem Schutzfilm überzogen werden können, so daß das Bindemittel nicht in enge Berührung mit ύαη

5<i Grundbestandteilen des Erzes kommen und somit auch nicht mit diesen reagieren kann. Das Überzugsoder Hiillmatcrial nach der Erfindung wird vorbereitet durch Lösen von körnigem Natrium-Zink-Hexametaphosphat in Wasser zusammen mit Kupferazetat und Natriumnitrit. Das Natrimn-Zink-Hcxamelaphosphat ist ein farbloses Glasmaterial, das in wasserlöslicher Form im Handel erhältlich ist. Das Material ist in seiner Zusammensetzung ähnlich dem Natrium-I kxainetaphosphat (NaPO_;l)„, wobei jedoch ein Teil

fi» des Natriums durch Zink ersetzt ist. In einer Form ist dieses Material unter dem llandclsnamen »Calgon Composition TG« der Hugun Chemicals & Controls Inc. auf dem Markt erhältlich. Die besondere Bchandlungswcisc des Erzes mit dieser Lösung wird im

fi5 folgenden näher beschrieben.

Die erlindungsgeinäL'en Mischungen aus feuerfesten Baustoffen haben folgende Zusammensetzungen:

Ciuwkhlstcllu

Chromerz. 70,0 bis 95,0

Nati'ium'/.ink-llexametaphosplmt 0,01 bis 1,5

KupfenueUU 0.01 bis 1,0

, Nalritimnitrit 0.01 bis 5,0

Altiminiumphosphat 0.05 bis 10,0

Westcrn-Bcntonit 0,5 bis 12,0

Wasser 4.0 bis 10,0

wobei Niilrium-Zink-Hexnmctaphosphnt, Kupl'era/e-IaI und Nalriumnitrit zuerst gelöst und zumindest mit dem Chromerz gemischt werden vor der Zugabe des Aluminiumphosphats.

üine bevorzugte besondere'Mischunp hat folgende Zusammensetzung:

l'ro/cnl

Chromerz 86,275

Natrium-Zink-Hexametaphosphat,

gebrochen 0,316

Kuplera/etal, normal 0,105

Natriumnitril 0,021

Aliiminiumphosphnt 2,104

Wcstern-Bentonil 2,841

Wasser 8,338

Nur /um Beispiel sind im folgenden typische Zusammensetzungen von handelsüblichen Chromerzen, die zur Verwendung in der vorliegenden Gründung geeignet sind, aufgeführt:

10

Chromoxyd

Kieselsäure

Ferrooxyd

Kalziumoxyd

Tonerde

Magnesiumoxyd

llcsomlurc Zusammensetzung in "/,1

45,22
2,10

22,90
0,51

15,85

10,33

Zusiimmcnsel/ungsbcrcich in "/„

44,0 bis 46,0 0,5 bis 2,5

20,0 bis 24,0 0,2 bis 0,7

12,0 bis 18,0 8,0 bis 12,0

Maschen	Siebrücksland in "/«
3	5,9
4	8,9
6	5,6
8	4,5
10	1,8
20	9,8
30	7,1
40	7,5
50	7,9
70	9,0
100	3,4
140	5,1
200	6,2
270	5,6
Siebdurchgang bei
270	10,7

sorption von Wasser stark quill). Dieses Matorlul gibt der erzeugten Mischung aus feuerfestem Material ihr« Plastizität, liino typische chemische Analyse und eine Korngrößenanalyse de"s Westurn-Bentonit sieht ΓοΙ-goiulcrmattcn aus:

l'ro/.oni

Kieselsäure 64,0

lonerde 21,0

Fernoxyd 3.03

Ferrooxyd 0,46

Mngnesiumoxyd 2,30

Kalziumoxyd 0,50

Natriumoxyd 2,60

Kaliumoxyd 0,40

Verlust beim Erhitzen 5,20

Das Chromerz hat am vorteilhaftesten eine solche Korngröl.'enzusammensetzung, dall man die maximale Dichte des Erzeugnisses bei einem Minimum an Kosten erhält. Eine typische brauchbare Korngrößenverteilung ist wie folgt:

55

60

KnrngrUUenbe reich	.Sicbrllcksland	in "/„
US-SUnduril-Sieb-Nr.	Minimum I	Maximum
100	0,0	0.1
200	1,0	2,4
270	1,0	2,4
325	54,0	60,0
Siebdurchgang bei
325	35,0	41,5

Der in der obigen Aufstellung aufgeführte Westernüentonit ist ein Ton mit bemerkenswerten Gehalten lia Minerals Montmorillonit, das durch die Ab-Statt der Verwendung von Bcntonit könnten auch andere Tone, wie Kaolin, Verwendung linden, oder es könnten Kunststoffniatcrialien, wie Methylzellulose, verwendet -werden.

Das in geeigneter Weise klassierte Chromerz wird in einen Kollergang gebracht, und die das Natrium-Zink-Hexametaphosphal, das Natriumnitrit und das Kupferazetat enthaltende Lösung wird zu dem Chromerz in der Mischvorrichtung zugegeben. Ein höherer Prozentanteil der Lösung sollte zugegeben "werden, wenn das Erz auf der feinen Seite gemahlen ist, da dann ein größerer zu überziehender Oberllächenbereich vorhanden ist. Nach dem Mischen für einen Zeitraum von etwa 2 Minuten wird das Aluminiumphosphatodcr Phosphorsäure-Bindemittel zugegeben, gefolgt von der Zugabe des Bentonits. Die Mischung wird dann für einen zusätzlichen Zeitraum von etwa 5 Minuten gründlich durchgemischt. Auch Zusatzwasser, das erforderlich sein kann, um der Mischung die gewünschte Konsistenz zu geben, wird in die Mischvorrichtung zugegeben. Die Mischzeiten sind nicht kritisch, doch könnte bei zu langer Behandlung in dem Kollergang die Obcrlläche der Erzteilchen abgeschliffen und der Überzug entfernt werden.

Die resultierende Mischung von feuerfestem Material wird dann aus der Mischvorrichtung ausgetragen, zu Blöcken geformt und für den Versand zu den Abnehmern verpackt. Dies kann geschehen, indem das Material von der Mischvorrichtung in eine Strangprellvorrichtung ausgetragen wird, die das Material zu Blöcken verdichtet, die dann auf die gewünschte Länge geschnitten und in Polyäthylcn-Kunststoffbeutel verpackt und versiegelt werden. In einem solchen Zustand kann die Mischung nicht austrocknen, und es kann auch keine schädliche Reaktion zwischen dem Bindemittel und den Erzbestandteilen stattfinden. Die Mischung wird daher während der Lagerung weder steif, noch härtet sie aus. An der Verarbeitungsstelle wird die Mischung aus feuerfestem Material aus der Verpackung entfernt, um damit einen Ofen od. dgl. auszustampfcn. Es sind

keine speziellen VorHiehlsmallnahmon erforderlich beim Trocknen dos feuerfesten Materials oiler beim Aufuci/.on dos Ofens ιιιιΓ Helnobslcmporalur.

Obgleich dor bosondcre Zusanimonhang, nach dem die Ubcrzugslüsung den Schulzlilm auf den lirzlcilehon $ bildet und das Bindemittel du ran hindert, mit dem lirz in Berührung zu kommen oder zu reagieren, nicht bekannt ist, wird vermutet, dall es sieh um e«no ArI Plattierwirkung handelt und du 1,1 die ürztcilchcn jnit Zink- und Kupferverbindungen überzogen werden, m In der folgenden Tabelle sind einige Eigenschaften des plastisch verformbaren feuerfesten Materials auf Chrombasis aufgeführt, und zwar sowohl im Urünzustund, unmittelbar mich Verlassen der Hcrslellungsanlage, als auch nach einer Wärmebehandlung bei verschiedenen Temperaluron.

ürünreuchtc 6,2%

(AS 1 M.-Urtlcrsuchungsmethodc C-92)

υπιη-Ι·Όπΐ^^οίΙ 3ü,O"/o

(ASl M.-Uiitcrsuchungsniethodc C-181)

(Jrün-Druckfcstigkcit 1,75 kg/cm²

Längenänderung

illTC , -0,6°/₀

14U0^uC -O.9^u/o ²S

lbWTC "2,O⁽7_O

Bruchmodul

11O"C 35 kg/cm²

815"C 35,7kg/cm^a

14ÜÜ"C 42,0 kg/cm²

1600'C 35,7 kg/cm²

Setzen

IGUU¹¹C -2,5%

Das plastisch verformbare feuerfeste Material auf Chrombasis hat im Urünzustand oder im versandfertigen Zustand folgende chemische Analyse:

40

Prozent

Chromoxyd 40,05

Kieselsäure 3,72

Ί onerdc 15,57

Ferrooxyd 20,77

Kalziujnoxyd 0,44

Magnesiunioxyd 9,92

Nainumoxyd 0,17

Kaliumoxyd 0,Ul

Ί ltan-Uioxyd 0,20

Verlust beim Erhitzen 9,15

Eines der hcrausragenden Merkmale der Mischung von leuerfcslem Material mit den sauren Phosphatbindenntteln ist die geringe Schrumpfung. Das bindemittel ist aucn feuerfester als Natnumsilikat-Bindcmittel und trägt somit nicm zum Erweichen oder Schmelzen des Chroms bei verhältnismäUig niedrigen Temperaturen bei. Auch wandert das bindemittel nicm zu der Oberfläche, wie z. B. Natriumsihkat-Bindemittel. Die Verwendung des Überzugsmatenals für die Erztcilchen macht die Verwendung dieser sauren Phosphatb.ndemiltel besonders praktisch, da sie vorgemisciU werden können, ohne dall eine Verschlechte· ung der Formbarkc.t oder Verarbeitbarkeit nach längeien Lagcrzeiträumen eintritt. Diese Materialien können sogar ohne weiteres über 1 Jahr lang gelagert werden, wahrend die Lagerbcsländigkeil bekannter Mischungen auf wenige Stunden begrenzt ist.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verhinderung der vorzeitigen Reaktion zwi&chon saurem Phosphalbinttomiticl und feuerfesten Chromen-.partikcln in plastischen, verformbaren Mischungen durch Umnüllen der Chromor/.parlikcln mit einem als Schulzlilm wirkenden Material, d a d u r c h g 0 k ο η 11 ζ 0 i c h net, dall hierfür eine Lösung von Nalriiim-/,ink-Hexamelaphosphal, Kupferazetat und Natriumnitrit verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dall als UindemiUcl Wcslcrn-bentonil verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dalJ zunächst U,01 bis 1,5 Ciewicnlsleilc Nairium-Zink-Hexametapnospliat.O.Ol bis 1,0 Uewieiusleilc Kupferazetat und υ,υΐ bis 5,0 (Jcwichtsteilc Natriummtrit gelöst werden, daß anschließend diese Lösung mit 70,0 bis 95,0 üewiclUstcilen Chromerz gemischt wird und daß dann 0,5 bis 10,0 (jcwicntsteilc Aluminiumphosphat als Bindemittel und 0,5 bis 12,0 Oewichtsleilc Wcstcrn-Bcntonit zugegeben werden, wobei der Wasseranteil der Losung 4,0 bis 10,0 Gcwichtstcilc beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschriltc:

a) Aulguoe von Cnroinerz in einen Mischer,

b) Lösen von Natrium-Zink-Hcxametapliosphat, Natriumnitrit und Kupferazetat in Wasser zur Bildung einer Lösung,

c) Zugabe dieser Lösung in den Mischer und Durenmischen der Losung und des Chromerzes unter Bildung eines Scnutzlilmcs auf dem Chromerz,

d) Zugabe eines Aluminiumphospliat-Bindemittels und Western-Bcntonil zu dem Chromerz in dem Miscner und durch Miscnen zur Bildung der plastisch verformbaren Mischung aus feuerfesten Baus.oflcn.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprücne, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensscnritie:

a) Lösen von etwa 0,01 bis 1,5 Gewichlstcilen Natrium-Zink-Hexametaphosphat und U₁Ol bis 1,0 (Jewichtsleilen Kupfcrazclat und 0,01 bis 5,0 (Jewichtsteilen Nalriumnilrit in bis zu 4,0 bis 10,0 Gewicnlstcilen Wasser unter Bildung einer Lösung,

b) Auigauc der Lösung und von etwa 70,0 bis 95,0 Licwichtsteilcn Chromerz in einen Kollergang,

c) iviiscnen der Lösung und des Chromerzes in dem als Mischer dienenden Kollergang,

d) Zugabe von etwa 0,5 bis 10,0 Uewientsteilen Aluminiumphosphat in die Mischvorrichtung,

e) Mischen des Aluminiumphosphates mit der Lösung und dem Chromerz in der Mischvorrichtung zur Bildung der plastisch verformbaren Mischung aus feuerfesten Baustotien und

f) Austragen der Mischung aus der Mischvorrichtung und Formen der Mischung zu Formkörpern und Verpacken der Formkörper in luftdiciiten Behältern.

6. Verl'aliren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dall der Mischung ein Plastifizierungsmittel zugegeben wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Plastifizierungsmittel aus der Gruppe von Stoffen wie Western-Bentonit, Kaolin und Methylzellulose ausgewählt ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Western-Bentonit in einer Menge von etwa 0,5 bis 12,0 Gewichtsteilen verwendet wird.