DE1938632A1

DE1938632A1 - Verfahren zur Herstellung von synthetischem Wollastonit

Info

Publication number: DE1938632A1
Application number: DE19691938632
Authority: DE
Inventors: Wuhrer Dr Josef
Original assignee: Rheinische Kalksteinwerke GmbH
Current assignee: Rheinische Kalksteinwerke GmbH
Priority date: 1969-07-30
Filing date: 1969-07-30
Publication date: 1971-02-11
Also published as: DE1938632B2; DE1938632C3

Description

Verfahren zur Herstellwg von synthetischemWollastonit Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von synthetischem Wollastonit durch gemeinsames Brennen von Kalk bzw. Kalkstein mit Kieselsäure.
Aufgrund der Vorteile, die der Einsatz von Wollastonit in der keramischen Industrie bietet, hat es nicht an Versuchen gefehlt, synthetischen Wollastonit zu gewinnen, um ein gegenüber dem natürlichen Wollastonit preisgünstigeres Erzeugnis zu erhalten.
Es ist bekannt, synthetischen Wollastonit durch Brennen der Ausgangsstoffe CaO und SiO2 zu gewinnen. Die Ausgangsstoffe müssen dazu in feinstgemahlenem Zustand vorliegen, um eine Wollastonitbildung bei vertretbaren Temperaturen und Brennzeiten zu erhalten. Dennoch erwies sich dieses Verfahren als nicht wirtschaftlich, weil die Reaktionszeit für einen vollständigen Umsatz zu lang ist und weil bei verkürzten Reaktionszeiten das Erzeugnis noch erhebliche Mengen an Dicalciumsilikat, welches als Zwischenprodukt entsteht, enthät, wodurch es für den Einsatz in der keramischen Industrie unbrauchbar wird. Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, synthetischen Wollastonit aus den Ausgangßstoffen über die Hydrosilikate zu erzeugen, welche unter bestimmten Bedingungen bei der hydrothermalen Umsetzung von Kalk mit Kieselsäure entstehen. Die Hydrosilikate lassen sich zu Wollastonit entwässern.
tiberraschenderweise wurde gefunden, daß synthetischer Wollastonit auch durch das technisch einfachere gemeinsame Brennen der Ausgangsstoffe Kalk bzw. Calciumkarbonat und Kieselsäure in wirtschaftlicher Weise und in einer für die keramische Industrie geeigneten Qualität hergestellt werden kann.
Die Erfindung besteht darin, daß man die Kieselsäure in einem Ueberschuß von wenigstens 4 %, bezogen auf die stöchiometrische Menge Kieselsäure, anwendet.
Uberraschenderweise zeigte sich, daß bereits derartig geringe Überschüsse an Kieselsäure im Reaktionsgemisch zu einer wesentlichen Brennzeitverkürzung führen und daß dadurch die Bildung des unerwünschten Dicalciumsilikates derart verringert wird, daß im Endprodukt selbst bei verkürzter Brennzeit Dicalciumsilikat nicht mehr vorhanden ist. Die überschüssige Kieselsäure liegt im Endprodukt als Cristobalit vor und stört den Einsatz des Wollastonits bei der Herstellung keramischer Erzeugnisse nicht, zumal die Versätze teilweise bis zu 40 % und mehr Oristobalit enthalten.
Der Überschuß an Kieselsäure gemäß vorliegender Ei>findung kann bis zu 50 % und mehr bei der Herstellung des Wollastonits betragen. Er ist im wesentlichen vom beabsichtigten Einsatzzweck des Wollastonits bzw. von der Zusammensetzung des keramischen Versatzes abhängig. Ein 50 *-iger Überschuß bedeutet, daß im fertigen Erzeugnis wenig mehr als 25 % Cristobalit enthalten sind. Es ist jedoch vorteilhalt, den Überschuß an Kieselsäure nicht zu groß zu wählen,weil Cristobalit, sofern er für den Versatz benötigt wird, wirtschaftlicher durch Erhitzen von Quarz allein hergestellt werden kann und ein hoher Überschuß daher die Wärmebilanz der Wollastonitherstellung unnötig belasten würde. Andererseits kann durch einen über 4 * hinausgehenden Überschuß von Kieselsäure die Wollastonitbildung noch zunehmend beschleunigt werden, so daß es zweckmäßig ist, einen Uberschuß an Kieselsäure zwischen 8 und 25 * zu wählen.
Bei der Berechnung des Kieselsäureüberschusses, der auf die dem CaO äquivalente Menge Kieselsäure bezogen ist, sind zweckmäßig Verunreinigungen insbesondere des CaO's bzw. des Calciumkarbonats zu berücksichtigen, z.B. Gehalte an MgO und A1203; denn beim Brennen bildet das MgO Magnesiumsilikat und das Aluminiumoxyd Calciumaluminat.
Das erfindungsgemä Verfahren kann im Drehrohrofen durchgeführt werden. Wie aus dem Beispiel ersichtlich, genügen bei den verwendeten kleinen Drehrohrofen Durchlaufzeiten von etwa 1 1/2 Stunden und maximale Brenntemperrhu*en um 1400°C.
Das vorliegende Verfahren bietet zusammengefaßt folgende Vorteile: Die Ausgangsstoffe brauchen nicht unnötig feingemahlen zu werden.
Die Reaktionszeit ist erheblich verkürzt und es wird ein dicalciumsilikatfreies Produkt erhalten.
Beispiel: Einem Versuchsdrehofen von 16m Länge und 0,8 m lichter Weite ohne Vorwärmer und Kühler wurde ein gemeinsam vermahlenes Gemisch aus 61 Gew.%

> una

39 Gew.% aufgegeben. Aufgrund der nachfolgend angel gebenen Analysen wurde der Versuch mit einem SiO2Uberschuß von 8 % durchgeführt, das entspricht einem theoretischen Gehalt des Fertigerzeugnisses von 4,2 * an Cristobalit.
Quarzmehl : 99,76 % SiO2 0,04 % Fe203 0,2 % A1203 Kalkstein : 54,51 * CaO 0,56 % MgO 0,23 % A1203 0,2 * Fe203 0,93 * SiO2 43,3 % CO2 Rest % Feuchtigkeit Die Korngrößenanalyse ergab folgendes Bild: 0,2 bis 0,09 mm 4,5 * 0,09 " 0,063 " 10,6 * 0,063 " 0,04 " 15,0 * 0,04 " 0,032 " 16,8 * ( 0,032 53,1 * Das Gemisch wurde dem Drehrohrofen trocken aufgegeben. Die Durchlaufzeit betrug 90 Minuten und die Verweilzeit in der eigentlichen Brennzone ca. 30 Minuten. Die Guttemperatur in der Brennzone betrug 1380 - 14200C. Die röntgenografische Untersuchung des Brennproduktes ergab einen Gehalt von 95 * Wollastonit und ca. 5 % Cristobalit.
Ein Versuch, der unter sonst gleichen Bedingungen, jedoch mit der stöchiometrischen Menge Kieselsäure durchgeführt wurde, lieferte ein Erzeugnis, welches aus Wollastonit und etwa 10 * Dicalciumsilikat sowie geringen Mengen Cristobalit bestand. Dieses Erzeugnis war für keramische Zwecke nicht brauchbar.
Patentansprüche

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von synthetischem Wollastonit durch gemeinsames Brennen von Kalk bzw. Kalkstein mit Kieselsäure, dadurch gekennzeichnet, daß die Kieselsäure in einem Uberschuß von wenigstens 4 * bezogen auf die stöchiometrische Menge Kieselsäure, eingesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kieselsäure in einem Überschuß von 8 - 25 * angewendet wird.