DE2237906C3 - Verfahren zur Herstellung von synthetischem Wollastonit - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von synthetischem WollastonitInfo
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Description
wenigstens 90% des Rohgemisches eine Kornfeinheit
von kleiner als 0,09 mm aufweist und die Verun-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren 30 reinigungen des Rohmaterials im wesentlichen aus
Itur Herstellung von synthetischem WoUastonit durch Aluminiumoxid und Eisenoxid bestehen, deren Summe,
Brennen eines Gemisches aus einem kalkhaltigen und bezogen auf das Endprodukt, weniger als 1 % beträgt
einem kieselsäurehaltigen Rohstoff in einem Dreh- und bei Guttemperaturen oberhalb 14000C gebrannt
fohrofen wird, während die Verunreinigungen des Rohmaterials
Es ist bekannt, daß synthetischer WoUastonit 35 an Alkalien, bezogen auf das Endprodukt, weniger als
Uurch Sintern oder Schmelzen und anschlieSendem 0,1 % betragen, und das Rohgemisch ohne vorheriges
Hekristallisieren durch Abkühlen aus Branntkalk bzw. Brikettieren oder Pelletisieren dem Drehofen aufge-Kalkstein
und Kieselsäure entsteht. Es sind auch eine geben wird.
Reihe von Verfahren bekanntgeworden, die zum Ziel Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß diese
iiaben, die Wirtschaftlichkeit dieses Verfahrens zu 40 technischen Maßnahmen eine einwandfreie Ofenverbessern.
So wurde vorgeschlagen, einen Kiesel- führung erlauben, d. h., daß sich trotz Aufgabe des
läureüberschuß von wenigstens 4% zu verwenden, Ausgangsgemisches in Form von losem Rohmehl
lim die Reaktionszeit zu verkürzen und insbesondere keine störenden Ansätze bilden, und daß mit diesem
Um die Menge an Dicalciumsilikat, welches ■'; Verfahren ein synthetischer Wollastonit gewonnen
Zwischenprodukt entsteht, und das restliche freie 45 werden kann, der einen Freikalkgehalt von weniger
Calciumoxid im Endprodukt zurückzudrängen bzw. als 0,1%, und sogar weniger als 0,06%, aufweist,
ganz zu vermeiden. Auch Dicalciumsilikat ist im gebrannten Erzeugnis
Es ist ferner ein Verfahren bekanntgeworden, nach weder röntgenografisch noch mikroskopisch nach-Welchem
Pseudowollastonit durch Brennen eines weisbar.
kalkhaltigen und kieselsäurehaltigen Gemisches im 50 Bei der direkten Aufgabe von Rohmehl in den
Drehofen hergestellt wird. Dabei wird die Kieselsäure Drehofen ist es zweckmäßig, von einem kalkhaltigen
In einem Überschuß bis zu einem Molverhältnis von Rohstoff auszugehen, dessen Kalkkomponente zu
1:2 verwendet, und es werden dem Rohmaterial zur mindestens 40% aus gebranntem Kalk besteht, bei
Erleichterung der Reaktion zwei Gruppen von der also weniger als 50% des CaO als Karbonat
Mischungen bestimmter Flußmittel jeweils in bestimm- 55 vorliegen. Dadurch wird weitgehend vermieden, daß
ten Mindestmengen zugesetzt oder Rohstoffe mit im Bereich der Zersetzung des Calciumkarbonats im
»entsprechenden Mengen an Verunreinigungen ver- Drehofen, also bei der Bildung von Kohlendioxid,
wendet, nachdem sich zeigte, daß ohne Flußmittel- das vergleichsweise feine Rohmehl ins Brodeln,
zusatz Pseudowollastonit nur zu 40% entstand, Schwimmen und Schießen kommt und damit thermisch
während Dicalciumsilikat zu ebenfalls 40% im End- 60 ungleichmäßig aufbereitet in die Sinterzone gelangt,
produkt auftrat. Zur Beherrschung dieses Verfahrens Dies führt zu einem unvollständig durchreagierten
wird es weiterhin als notwendig erachtet, das Rohmehl Produkt mit Dicalciumsilikat- und Freikalkgehalten,
vor der Aufgabe in den Drehofen zu kompaktieren, Das Verfahren gestaltet sich noch günstiger hin-
da nur auf diese Weise das Brennverfahren im Hin- sichtlich des Rohmehlflusses, wenn die Calciumblick
auf die Einhaltung des erforderlichen Tempe- 65 komponente zu 80% aus CaO besteht und läßt sich
raturbereiches, der Reaktionszeit und insbesondere am besten mit einem CaO-Gehalt von 90% und
zur Vermeidung von Ansatzbildungen zu beherrschen mehr durchführen. Weiterhin ist es erforderlich,
sei. Brenntemperaturen anzuwenden, die in der Sinterzone
oberhalb 14000C liegen, sowie das Rohmehl in einer
Kornfeinheit einzusetzen, daß wenigstens 90% des Rohgemisches eine Korngröße von kleiner als 0,09 mm
aufweist. Niedrigere Brenntemperaturen und gröbere Körnungen würden eine zu lange Reaktionszeit
erfordern, so daß dann das gebrannte Erzeugnis Freikalk neben Dicalciumsilikaten enthalten würde.
Der geringe Gehalt des Rohmehls an Verunreinigungen macht es erforderlich, Brenntemperaturen
oberhalb 1400°C anzuwenden. Aluminiumoxid und Eisenoxid sollten in so geringen Mengen im Rohmehl
vorhanden sein, daß sie im erzeugten Wollastonit zu weniger als 1%, vorzugsweise zu weniger als 0,8%,
enthalten sind. Höhere Gehalte an Verunreinigungen und Zusätze von Flußmitteln führen zu unerwünscht
erhöhten Glasanteilen und zu starken Ansätzen am Ofenfutter. Insbesondere sollten auch Alkalien im
Rohmehl überhaupt nicht oder nur in Spuren enthalten sein, so daß im Endprodukt weniger als 0,1 %,
zweckmäßig weniger als 0,05%, vorhanden sind.
Um einen Wollastonit mit möglichst hohem Weißgehalt zu erzeugen, ist es vorteilhaft, wenn der Eisenoxidanteil
im Endprodukt weniger als 0,25%, besser weniger als 0,15%, beträgt.
Bei der Durchführung des Verfahrens entstehen aus dem Rohmehl in der Sinterzone Wollastonit klinker in
einer Erscheinungsform ähnlich der bei der Zementherstellung. Diese werden in üblicher Weise, z. B. in
einer Kühltrommel, gekühlt und dann auf die erforderliche Feinheit gemahlen. Das erfindungsgemäße Verfahren
soll durch die folgenden Ausführungsbeispiele erläutert werden.
Stückiger Branntkalk und Quarzsand der Körnung 0 bis 5 mm wurden getrennt feingemahlen, so daß der
Rückstand auf dem 88^-Sieb jeweils etwa 4 bis 5 Gewichtsprozent betrug. Die chemische Zusammensetzung
der beiden Mehle ergab die in Tabelle 1 angegebenen Analysenwerte.
Anschließend wurden diese beiden Ausgangsstoffe über Vorratssilo und Dosierbandwaagen im Gewichtsverhältnis 48,1 % Branntkalk und 51,9% Quarz einem
in Chargen — intensiv arbeitenden — Wirbelmischer aufgegeben. Bei einem Fassungsvermögen von 21
wurden jeweils 962 kg Branntkalk und 1038 kg Quarzmehl zugegeben und 10 Minuten lang homogenisiert.
Bei dem angegebenen Mischungsverhältnis entsteht ein rechnerischer Überschuß an SiO, von
4,3% im Produkt. Dieses so hergestellte Rohmehl wurde über einen Vorratssilo durch Zellenschleuse
und Dosierschnecke in einen Drehofen ohne Vorwärmer von 50 m Länge und 2,1 m lichtem Durchmesser
des Futters aufgegeben. Dieser mit einer Kühltrommel versehene Drehofen wurde mit Schweröl
beheizt, die Temperatur des Gutes in der Sinterzone betrug 1420°C und die stündliche Leistung lag bei
8,2 t Sinterwollastonit.
Während eines vierwöchigen Dauerbetriebes konnten keine Ansatzschwierigkeiten oder gar Ringbildungen
festgestellt werden. Die Produktion verlief absolut gleichmäßig. Das Produkt war in seinem
Sinterungsgrad sehr homogen, es hatte nach der Feinmahlung einen leicht grauen Farbton, die Röntgenuntersuchung
ergab Pseudowollastonit (« · CaO · SiO2) und gerade noch feststellbare Mengen an Cristobalit
und Quarz. 2 CaO ■ SiO2 konnte weder bei der
Röntgenuntersuchung noch im Mikroskop festgestellt werden. Der chemisch ermittelte Gehalt an ungebundenem
CaO (Freikalk) betrug 0,05 ± 0,02 Gewichtsprozent. Die chemische Zusammensetzung ist in der
letzten Spalte der Tabelle angegeben. Der angegebene Gehalt an freiem SiO2 wurde berechnet.
Tabeile 1
Chemische Untersuchung der Rohstoffe
und des Sinterwollastonits
und des Sinterwollastonits
to |
Branntkalk
fein gemahlen (Gewichts prozent) |
Quarz
fein gemahlen (Gewichts prozent) |
Sinter-
Wollastonit (Gewichts prozent) |
15 Glühverlust .. CaO MgO SiO2 20 SO3 Fe2O3 Al2O3 Mn2O3 K2O + Na8O |
2,69 93,11 1,12 2,03 0,07 0,35 0,23 0,08 0,005 |
0,16 99,36 0,12 0,16 0,000 |
0,25 44,88 0,60 53,58 0,01 0,28 0,17 0,04 0,00 |
25 Summe CaO-frei .. SiO2 — frei (berechnet) |
99,685 | 99,80 | 99,81 0,05 ± 0,02 4,40 |
J Beispiel 2
Kleinstückiger Branntkalk, hergestellt aus eisenarmem Kalkstein, und eisenarmer Quarzsand der
Körnungen O bis 2 mm wurden in einer Mühle mit Korundpanzerung und Korundmahlkörpern zu einem
Rohmehl mit einem Rückstand auf dem 88^-Sieb von 3 bis 4% feingemahlen. Die chemischen Analysen des
stückigen Branntkalkes und des Quarzsandes sind in Tabelle 2 angegeben.
Die Dosierung des Branntkalks und des Quarzsandes in die Mühle erfolgte durch je eine Bandwaage
im Gewichtsverhältnis 46,9% Branntkalk zu 53,1% Quarzsand. Dadurch ergab sich ein rechnerischer
Überschuß an SiO2 von 4,4% im Sinterwollastonit.
Das so erzeugte Rohmehl wurde nach Homogenisierung in einem Vorratssilo über einen Ofenvorratsbunker
dem bereits im Beispiel 1 beschriebenen Drehofensystem gleichmäßig über Zellenschleuse und
gegenläufige Schnecken aufgegeben. Bei diesem WoI-lastonit-Rohmehl
mit seinen wesentlich geringeren Anteilen an Fe2Op 3 und Al2O3 ergab sich in der Sinterzone
eine Guttemperatur von 14800C und eine stündliche Leistung von 8,0 t Sinterwollastonit. Auch hier
konnte festgestellt werden, daß der Sinterprozeß im Ofen über mehrere Wochen ohne jegliche Schwierigkeiten
verlief. Die Zugverhältnisse und Temperaturen im Ofen und die Leistung desselben waren sehr
gleichmäßig. Schwierigkeiten durch zu starke Ansatzoder sogar Ringbildungen traten nicht auf. Das Produkt
war in seiner chemischen Zusammensetzung und im Sinterungsgrad sehr gleichmäßig und von leicht
grünlich schimmernder Farbe. Das daraus hergestellte Wollstastonitmeril hatte einen hohen Weißgrad. Es
enthielt kein nachweisbares Dicalciumsilikat, der Gehalt an Freikalk lag bei 0,04 ± 0,02, und der
berechnete Gehalt an freiem SiO2 betrug 4,5%. Die chemische Zusammensetzung ist in der letzten Spalte
der Tabelle 2 angegeben.
Chemische Untersuchung der Rohstoffe und des Sinterwollastonits
<f
Klein
stückiger Branntkalk (Gewichts prozent) |
Quarzsand
0 bis 2 mm (Gewichts prozent) |
Sinter-
Wollastonit (Gewichts prozent) |
|
Glühverlust .. CaO MgO SiO2 SO3 Fe2O3 Al2O3 Mn2O3 .. K2O + Na2O |
2,16 96,70 0,61 0,20 0,00 0,10 0,22 0,00 0,00 |
0,28 99,43 0,06 0,12 0,00 0,00 |
0,23 45,12 0,40 53,79 0,02 0,09 0,17 0,00 0,00 |
Summe CaO—frei .. SiO2 — frei (rerechnet) |
99,99 | 99,89 | 99,82 0,04 4,50 |
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von synthetischem und Schmelze vergrößern sollen, nicht nur die Qualität
WoUastonit in einem Drehrohrofen durch Brennen 5 des Erzeugnisses, insbesondere auch seine Verwen-
und Sintern eines Gemisches aus Kalkstein und/oder dungsmöglichkeit in der keramischen Industrie, mingebranntem
Kalk und gemahlenem Quarzsand dert, sondern daä gerade die Flußmittel sehr stark
oder einer anderen SiOj-Komponente in einem eine unerwünschte Ansatzbildung begünstige-· Außer-Überschuß
von 5 bis 10% ohne Zusätze an Fluß- dem stellt das Kompakteren des Rohmehis einen
mitteln, wobei wenigstens 90% des Rohgemisches io zusätzlichen aufwendigen Arbeitsgang dar. Es ist auch
eine Kornfeinheit von kleiner als 0,09 mm aufweist bekannt, daß Gemische aus branntkalkhaltigem Ma-
und die Verunreinigungen des Rohmaterials im terial und Kieselsäure schlecht kompaktierbar sind,
wesentlichen aus Aluminiumoxid und Eisenoxid so daß der Einsatz von Bindemitteln, unter Umständen
bestehen, deren Summe, bezogen auf das End- Wasser, erforderlich wird, was wiederum einen erhöhprodukt,
weniger als 1 % beträgt, dadurch 15 ten Energieverbrauch zur Folge hat.
gekennzeichnet, daß bei Guttemperaturen Es bestand daher die Aufgabe, in einem Drehofen oberhalb 14000C gebrannt wird und daß die Ver- aus Kalk-Kieselsäure-Gemischen synthetischen WoIIaunreinigungen des Rohmaterials an Alkalien, stonit zu brennen, ohne das Material zuvor kombezogen auf das Endprodukt, weniger als 0,1 % paktieren zu müssen, d. h. also unter direkter Verbetragen, und daß das Rohgemisch ohne vorheriges ao wendung des losen Rohmehls.
gekennzeichnet, daß bei Guttemperaturen Es bestand daher die Aufgabe, in einem Drehofen oberhalb 14000C gebrannt wird und daß die Ver- aus Kalk-Kieselsäure-Gemischen synthetischen WoIIaunreinigungen des Rohmaterials an Alkalien, stonit zu brennen, ohne das Material zuvor kombezogen auf das Endprodukt, weniger als 0,1 % paktieren zu müssen, d. h. also unter direkter Verbetragen, und daß das Rohgemisch ohne vorheriges ao wendung des losen Rohmehls.
Brikettieren oder Pelletisieren dem Drehofen Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß vorliegender
aufgegeben wird. Erfindung synthetischer WoUastonit in einem Dreh-
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ofen durch Brennen und Sintern eines Gemisches
zeichnet, daß der kalkhaltige Rohstoff zu minde- aus Kalkstein und/oder gebranntem Kalk und gestens
40%, vorzugsweise zu mindestens 90%, »5 mahlenem Quarzsand oder einer anderen SiOr
bezogen auf Gesamt-CaO, aus gebranntem Kalk Komponente in einem Überschuß von 5 bis 10%
besteht. ohne Zusätze an Flußmitteln hergestellt, wobei
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722237906 DE2237906C3 (de) | 1972-08-02 | 1972-08-02 | Verfahren zur Herstellung von synthetischem Wollastonit |
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Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2237906A1 DE2237906A1 (de) | 1974-02-21 |
DE2237906B2 DE2237906B2 (de) | 1974-10-10 |
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Family
ID=5852407
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19722237906 Expired DE2237906C3 (de) | 1970-12-30 | 1972-08-02 | Verfahren zur Herstellung von synthetischem Wollastonit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2237906C3 (de) |
-
1972
- 1972-08-02 DE DE19722237906 patent/DE2237906C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2237906A1 (de) | 1974-02-21 |
DE2237906B2 (de) | 1974-10-10 |
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Legal Events
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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