DE2116986A1 - Verfahren zur Herstellung von synthetischem Wollastonit-Material - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von synthetischem Wollastonit-MaterialInfo
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Description
PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHER EGGERT, DIPLOMCHEMIKER
5 KDLN-LINDENTHAL PETER-KINTGEN-STRASSE 2
Köln, den 6.April 1971 Eg/Stü.
Verfahren zur Herstellung von synthetischem Wollast onit -Material
Die Erfindung betrifft die Herstellung und Verwendung von synthetischem Wollastonit-Material.
Natürlicher Wollastonit, ß-CaSiO,, ist als Kontaktmineral
in Kontaktzonen zwischen Kalkstein und Quarz entstanden. Die einzige große Lagerstätte, die zudem ein sehr reines
und weißes Material liefert, befindet sich in den Vereinigten Staaten. Nachdem man in Amerika die vorteilhaften
Eigenschaften des Wollastonits für keramische Zwecke erkannt hat, versucht man in weniger rohstoffbegünstigten
Ländern die Herstellung auf synthetischem Wege. Außer dem Zusammenschmelzen geeigneter Rohstoffe mit nachfolgender
Kristallisation ist auch die Darstellung durch Brennen von hydrothermal erzeugten Calciumhydrosilikaten
bekannt geworden. In letzterem Falle werden Produkte erhalten, die den Weißgrad des natürlichen Wollastonits
sogar noch übertreffen.
Wenn es so auch gelingt, hochwertiges Material herzustellen, so sind die bekannten Herstellungsverfahrensgänge für
eine wirtschaftliche Verwertbarkeit der ausgezeichneten
Eigenschaften des Wollastonits in der keramischen Industrie
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doch noch zu kostspielig. Es war daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung-, einen rationelleren Weg für
die Herstellung eines den bekannten Produkten gleichwertigen synthetischen Wollastonits zu finden.
Bei der elektrothermischen Herstellung von Phosphor
wird Rohphosphat (Apatit) mit Koks reduziert, unter gleichzeitiger Bindung des freiwerdenden CaO an Kieselsäure.
Ausgehend von Fluorapatit lautet die Reaktionsgleichung:
3Ca,(P.O^)2-CaP2+15 C + 9 SiO2=6 P + 15 CO + 9 CaSiO^CaF2-
Phosphor und Kohlenoxyd entweichen gasförmig- Die übrigen
Bestandteile sammeln sich mit Resten der Ausgangssubstanz und anderen Verunreinigungen des Aufgabegutes in der
Schlackes mit Ausnahme des Eisens, das, als Ferrophosphor
(Fe2P) gebunden, eine zweite Schmelzphase in der Schlackenschmelze
bildet. Die Schlacke hat somit chemisch die Zusammensetzung eines durch verschiedene Fremdbestandteile
verunreinigten, eisenarmen Wollastonits, und es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, unter Verwendung dieser
Schlacke, in der die chemische Vereinigung der Komponenten CaO und SiO2 bereits erfolgt ist, den Verfahrensgang
der Wollastonitherstellung erheblich abzukürzen.
Die Schlackenschmelze wird nach dem Abstich ausgegossen und erstarrt dann als Stückschlacke. Das Material hat
eine unansehnliche graue Farbe. Es ist bisher nicht möglich gewesen, zu einem den Anforderungen der keramischen
Industrie entsprechenden Wollastonit-Material zu gelangen, wenn man von dieser Stückschlacke ausgeht.
Dagegen gelingt dies erfindungsgemäß, wenn die Schmelze in an sich bekannter Weise in Wasser abgesehreckt wird
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und der dadurc hentstandene, glasige Schlackensand anschließend
gegebenenfalls nach mechanischer Entfernung von Verunreinigungen, die nicht in der Schmelze homogen
gelöst wurden, bei Temperaturen von mindestens HOO0C, vorzugsweise bei II50 bis 12000C, in stark oxydierender
Atmosphäre insbesondere in einem Drehofen so lange gebrannt wird, bis das Material vollkommen entfärbt und
ein kristallines Wollastonit-Material entstanden ist.
Der richtige Betriebszustand im Drehofen ist infolge genauer Regelung von Brenntemperatur und Verweilzeit
am deutlichen Farbumschlag leicht zu erkennen.
Das Brennprodukt ist bei optimaler Brenntemperatur
ein lockeres, leicht mahlbares und, bei sauberer Abtrennung der Verunreinigungen, rein weißes, grießiges
Wollastonit-Material. Der Eisengehalt ist überraschend niedrig, z.B. betrug in einer Probe der FegO-r-Gehalt
0,06 %. Bei dem auf eine Feinheit von 4000 cm2/g
gemahlenen Pulver wurde ein Hellbezugswert Y von 94,
bezogen auf MgO = 100, gemessen. Das Produkt ist in der Weißqualität dem besten synthetischen Wollastonit
gleichwertig und beträchtlich besser als das natürliche Mineral.
Wie wichtig die Brenntemperatur für höchste Weißqualität ist, geht daraus hervor, daß gleiches Schlackenmaterial
bei 1100GC statt bei 11500C gebrannt auch nach
zweistündigem Brand nur eine Helligkeit von Y = 90 erreicht.
Wenn keine reine weiße Spitzenqualität erforderlich ist, kann man auf die quantitative Abtrennung der färbenden
Verunreinigungen verzichten. Diese bilden im Brennprodukt deutlich sichtbare schwarze Körnchen, während
sie in der Aus gangs schlacke als graue Einsprengunge in
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der grauen Grundmasse kaum zu erkennen sind. Die Verfärbung
erfolgt mit steigender Temperatur durch Reaktion dieser Einsprengunge unter Oxydation mit ·
der. Silikatsubstanz. Ein Wollastonit-Materlal mit 0,13 %
Pe2O -Gehalt, der zum größten Teil aus solchen Verunreinigungen
stammte, hatte nach der Vermahlung auf 4000 cm /g eine leichte Cremefarbe und eine Helligkeit
von Y = '88. Der Weißgehalt lag somit immer noch über dem des natürlichen Wollastonits.
Soll das Brennprodukt in stückiger Form verwendet werden, wird zweckmässigerweise das Ausgangsmaterial verformt.
Man kann den Schlackensand mahlen und granulieren oder brikettieren. Man kann auch die Mahlung des harten
Sandes umgehen und den Sand direkt in einer Kompaktiermaschine verformen. Schließlich ist es möglich, den
Sand nach Vorerhitzung, z.B. bei 9000C, zu verformen,
wodurch die Kompaktierung unter viel geringerem Aufwand möglich ist. In letzterem Falle können die Abgase
des Brennofens zur Vorerhitzung des Brenngutes dienen. Es hat sich gezeigt, daß man durch Brennen insbesondere
der durch Kompaktierung gebildeten Formlinge außerordentlich festes Material erhält. Die erforderliche Verweilzeit
in der Brennzone richtet sich nach der gewünschten Entfärbung. Zweckmässigerweise werden bevorzugt kleine
Formlinge gebrannt, deren kleinster Durchmesser z.B. nicht über 10 mm liegt. Derartige Formlinge sind auch
unempfindlicher gegen zu rasche Abkühlung.
Das erfindungsgemäß hergestellte Wollastonit-Material
eignet sich besonders gut als Rohstoffkomponente für keramische Produkte, insbesondere zur Herstellung von
Wandfliesen. Man kann sogar einen Brennprozeß einsparen,
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wenn die ungebrannte Schlacke eingesetzt und die Wollastonitbildung
und Entfärbung in den Keramik-Brand verlegt wird. Dabei erfährt die Schlacke und damit das keramische
Produkt eine Volumenvergrößerung, weil sich die Schlacke beim Brand etwas aufbläht. Man kann somit die ungebrannte
Schlacke vorteilhaft dann einsetzen, wenn eine Volumenvergrößerung zur Kompensierung einer normalerweise
eintretenden Schwindung des Scherbens erwünscht ist.
Wegen ihres hohen Weißgehaltes eignet sich die gebrannte und gemahlene Schlacke auch als Füllstoff, z.B. für Papier
oder Pigmente.
Das stückige Wollastonit-Material genügt den Anforderungen
an Zuschlagstoffe im Straßenbau. Es ist als Zuschlagstoff für weißen Beton, vorzugsweise für Markierungsbeton im Straßenbau, oder als Einstreustoff zur Aufhellung
von Teerstraßendecken geeignet.
2 0
Claims (8)
1. Verfahren zur Herstellung von synthetischem Wollastonit-Material,
dadurch gekennzeichnet, daß man die bei der thermischen Phosphorgewinnung aus Rohphosphat anfallende
Schlackenschmelze in Wasser abschreckt und gegebenenfalls nach Entfernung von Verunreinigungen, bei
Temperaturen von mindestens 11000C, vorzugsweise bei II50 bis 12000C, in stark oxydierender Atmosphäre brennt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeschreckte Schlackenschmelze vor dem Brennen kalt
kompaktiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeschreckte Schlackenschmelze im Verlauf des Brennprozesses
heiß kompaktiert wird.
4. Verwendung des nach einem der Ansprüche 1 bis 3 erhaltenen
Wollastonit-Materials zur Herstellung von keramischen Produkten, insbesondere Wandfliesen.
5. Verwendung des nach einem der Ansprüche 1 bis 3 erhaltenen
synthetischen Wollastonit-Materials als Zuschlagstoff für weißen Beton.
6. Verwendung des nach einem der Ansprüche 1 bis 3 erhaltenen synthetischen Wollastonit-Materials als Zuschlagstoff
für Schwarzdecken zur Aufhellung von Teerstraßen.
7. Verxfendung des nach einem der Ansprüche 1 bis 3 erhaltenen
synthetischen Wollastonit-Materials als Füllstoff für Papier oder Pigmente für Farbstoffe.
8. Verwendung der glasigen, abgeschreckten Schlackenschmelze
zur Herstellung von keramischen Produkten» insbesondere Wandfliesen.
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| DE (2) | DE2116986A1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108137410A (zh) * | 2015-03-20 | 2018-06-08 | 索里迪亚科技公司 | 来自硅酸钙碳酸化的复合材料和结合元件和其方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024003139A1 (en) * | 2022-06-29 | 2024-01-04 | Prtc Nv | Green calcium silicate hydrate boards and process thereof |
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1971
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1972
- 1972-03-10 DE DE2211504A patent/DE2211504A1/de active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108137410A (zh) * | 2015-03-20 | 2018-06-08 | 索里迪亚科技公司 | 来自硅酸钙碳酸化的复合材料和结合元件和其方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2116986B2 (de) | 1974-09-19 |
| DE2211504A1 (de) | 1973-09-20 |
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