DE2431845A1

DE2431845A1 - Verfahren zur herstellung von sintermagnesia

Info

Publication number: DE2431845A1
Application number: DE2431845A
Authority: DE
Inventors: Zaphirios Dipl Chem Foroglou
Original assignee: Financial Mining Ind Ship
Current assignee: Financial Mining Ind Ship
Priority date: 1974-03-12
Filing date: 1974-07-02
Publication date: 1975-09-18
Also published as: CA1064685A; ATA168175A; YU50775A; AT366355B; BR7501426A; IN143581B; AU7894975A; DE2431845B2; TR18935A; DE2431845C3

Description

Verfahren zur Herstellung von Sintermagnesia Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Sintermagnesia aus Magnesit-Ausgangsmaterial durch Brennen bei Sinterungstemperatur.
Seit langem ist es bekannt, daß die richtige mineralische Zusammensetzung der einzelnen Komponenten im Sintermagnesit, der zur Herstellung basischer Seuerfest-Ziegel verwendet wird, von höchster Bedeutung für die Widerstandsfähigkeit bei hohen Temperaturen ist.
Im thermischen ProzeB des Magnesits bzw. des Brukits kommt es zunächst zu einer Aufspaltung des Magnesiumkarbonates bzw. Magnesiumhydroxydes bei Abgang von Kohlendioxyd oder Wasser bei gleichzeitiger Bildung von Oxyden, d.h.
MgO und CaO aus den entsprechenden MgCO3, MgCOH2, CaCO3 -Verbindungen und anderen. Bei der hohen Temperatur, welche im Ofen zur Herstellung von Sintermagnesit herrscht, gehen alle oben angeführten Metalloxyde sowie alle im aufgegebenen Material vorhandenen Verunreinigungen wie SiO2 (Kieselsäure) oder Silikate, Eisenverbindungen, Aluminiumverbindungen u a.
in andere Verbindungen über. Ein wesentlicher Faktor zur Bildung der einen oder anderen Verbindung ist das Mengenverhältnis von CaO zu SiO2 im aufgegebenen Material.

Wenn wir zur Vereinfachung für MgO M CaO C SiO2 ..... S Fe2O3 ..... F Al2O3 ..... A setzen, dann gilt nachstehende Tabelle für die sich bildenden Nebenphasen (eine oder mehrere, je nach dem Vorhandensein oder Pehlen von r und A): Tabelle I

OaO : SiO2 Hauptphase Nebenphasen

Molverhältnis

M M2S CMS M(F,A)

0 - 1 Periklas Forsterit Monticellit Spinel

(-2800°C) (1890°C) (-1500°C) (1750°C)

M CMS C3MS2 M(F,A)

1,0 - 1,5 Periklas Monticellit Mervinit Spinel

(-2800°C) (-1500°C) (1580°C) (1750°C)

M C3MS2 C2S M(F,A)

1,5 - 2,0 Periklas -Mervinit Dikalzium- Spina

(-2800°C) (1580°C) silikat (1750°C)

(2130°C)

M C2S C2(F,A) C

>2 periklas Dikalzium- Dikalzium- Kalkoxyd

(-2800°C) silikat ferrite (-2570°C)

(2130°C) 1435°C)

Aus oben stehender Tabelle ist klar zu ersehen, wie wichtig das Verhältnis von CaO zu SiO2 bei dem Ausgangsmaterial bei der Herstellung von Sintermagnesit ist. Wenn das Molekularverhältnis nahe der Einheit 1,0 oder von 1,0 bis 1,5 liegt, was für den größten Teil der Magnesitlagerstätten in den verschiedensten Ländern der Welt und auch für Griechenland gilt, kommt es im erzeugten Sintermagnesit zur Bildung von niedrigschmelzenden Anteilen, und zwar Monticellit und Mervinit, wodurch die Warmfestigkeit relativ gering ist.

Ein Sintermagnesit mit mehr SiO2 als CaO erlaubt die Bildung von Forsterit, dessen Eigenschaften einen relativ hohen Schmelzpunkt zeigen, aber größtenteils nicht hinreichend tauglich sind für eine Feuerfest-Auskleidung in Anlagen zur Stahlproduktion wegen des basischen Schlackenmilieus.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art auf möglichst einfache und billige Weise eine Verbesserung des Ausgangsmaterials hinsichtlich des CaO/SiO2-Verhältnisses zu erreichen.
Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß man das Ausgangsmaterial vor dem Brennen mit einer wässrigen Lösung eines wasserlöslichen Kalziumsalzes, das beim Brennen Kalziumoxyd bildet, in Berührung bringt.
Hierdurch wird erreicht, daß sich die Poren des Ausgangsmaterials mit der wässrigen Lösung füllen. Bei Beginn des Brennens verdampfen die wässrigen Anteile, das Kalziumsalz bleibt zurück und wird beim Brennen in Kalziumoxyd umgewandelt, das auf diese Weise in dem Material einverleibt ist.
Das Verfahren ist außerordentlich einfach und billig durchzuführen. Die wasserlöslichen Ealziumsalze, wie z.B. Ealziumnitrat, Kalziumazetat od.dgl., sind leicht verfügbar bzw.
auf einfache Weise herstellbar durch Reaktion der entsprechenden Säure mit Kalziumoxyd oder Kalziumcarbonat.
Als Magnesit-Ausgangsmaterial bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann übliches Rohmagnesit oder auch Ruzit-Material eingesetzt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird jedoch ein thermisch vorbehandelter, insbesondere ganz oder teilweise kaustisch gebrannter Magnesit, Prokit od.dgl. verwendet. Dies hat insbesondere den Vorteil, daß das Material die wässrige Lösung besonders leicht und in großen Mengen aufnehmen kann.
Weitere besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Beispiele a) Auf eine bestimmte Kornklasse gebrochenes Magnesitmaterial mit 1,29 % SiO2 und 1,12 % OaO in Form von Magnesiumcarbonat bzw. Magnesiumhydroxyd wird in einem Ofen , z.B. einem Drehrohrofen, Schachtofen od.dgl., bei den für die Sinterung üblichen Temperaturen gebrannt. Die daraus entstandene Sintermagnesia hat folgende chemische Zusammensetzung: SiO2 - 2,34 ?fo Glühverlust - 0 Fe2O3 - 1,25 % Al2O3 - 1,24 % OaO - 2,16 % MgO - 94,01 % freier Kalk CaO - 0,23 % Das Molekularverhältnis von CaO/SiO2 liegt bei 0,99, und wenn man den freien Kalk (durch chemische Analyse bestimmt) nicht mitrechnet, liegt es bei 0,88.
Bei beiden Gegebenheiten auf Grund der Tabelle Er. I bilden die Beimengungen von CaO und SiO2 mit Hilfe von MgO hauptsächlich Monticellit mit einem niedrigen Schmelzgrad.
b) Eine Menge Magnesit mit 1,29 % SiO2 und 1,12 % OaO (es ist eine andere Menge, jedoch von demselben Material, das im Versuch von a) verwendet wurde) wird mit wasserlöslichem Kalziumnitrat befeuchtet, und es kommt zur Anreicherung von CaO, und durch die Brennung zu Sintermagnesia ist die chemische Zusammensetzung folgende: SiO2 - 2,18 % Glühverlust - 0,16 % Fe2O3 - 1,22 % Al203 - 0,18 % OaO - 3,55 % MgO - 92,71 % freier galk - 0,19 % Das Molekularverhältnis der CaO/SiO2-Anteile liegt nun bei 1,75 oder, wenn der durch chemische Analyse bestimmte freie Kalk abgezogen wird, bei 1,66.
In beiden Fällen anhand der Tabelle Nr. I haben die CaO-und SiO2-Anteile Dikalziumsilikat sowie einen Teil Mervinit gebildet.
Daraus kann man ersehen, daß eine Qualitätsverbesserung des Sintermagnesits erreicht wurde durch die Erhöhung des CaO-Anteiles in gebundener Form im Vergleich zu Versuch a).
c) Eine Menge Magnesit mit 1,29 % SiO2 und 1,12 % 0aO (es ist eine andere Menge, jedoch von demselben Material, das im Versuch von a) verwendet wurde) wird mit Ealziumnitrat angereichert, und durch Brennen zu Sintermagnesit kommt es zu nachstehender Analyse: SiO2 - 1,89 % Glühverlust - 0,11 Fe2O3 - 1,42 % Al203 - 0,27 % CaO - 5,00 % MgO - 91,31 % freier Kalk CaO - 1,91 % Das Molekularverhältnis von CaO und SiO2 liegt nun bei 2,84 und bei Berücksichtigung des durch chemische Analyse bestimmten freien Kalkes bei 1,75. Anhand der Tabelle Nr. I bilden die Anteile CaO/SiO2, in diesem Falle bei einem Wert von 1,75 Dikalziumsilikat und teilweise Mervinit.
Somit wurde eine Erhöhung des gebundenen Kalkes im Sintermagnesit und dadurch eine Qualitätsverbesserung erreicht.
Die Gesetzmäßigkeit in der Tabelle Nr. I wird in den meisten Fällen bestätigt, sowohl durch mikroskopische Untersuchungen als auch durch Röntgenanalysen.
Das in den Beispielen genannte Magnesit-Ausgangsmaterial mit 1,29 ffi SiO2 und 1,12 ffi OaO ist nicht als ein die Erfindung einschränkendes Standardverhältnis anzusehen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist für Ausgangsmaterialien mit einem beliebigen Verhältnis von CaO zu SiO2 anwendbar, wobei das Verfahren vorzugsweise so geführt wird, daß der natürlich vorhandene CaO-Anteil merklich, z.B. um mindestens 0,5 %, gesteigert wird und ein CaO/SiO2-Verhältnis von mehr als 1,0 und vorzugsweise im Bereich von 2,0 bis 3,0 angestrebt wird.
Das Anfeuchten bzw. Imprägnieren des Ausgangsmaterials mit der wässrigen Lösung des Kalziumsalzes kann nach verschiedenen, an sich bekannten Methoden erfolgen, z.B. durch Berieseln des Materials, insbesondere auch im unmittelbaren Anschluß an deesen mechanische Aufbereitung, wie z.B. Flotation, Magnetabscheidung od.dgl., oder auch durch Imprägnieren unter Vakuum.

Claims

Patent ansprüche

.1 Verfahren zur Herstellung von Sintermagnesia aus Magnesit- od.dgl. Ausgangsmaterial durch Brennen bei Sinterungstemperatur, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß man das Ausgangsmaterial vor dem Brennen mit einer wässrigen Lösung eines wasserlöslichen Kalziumsalses, das beim Brennen Kalziumoxyd bildet, in Berührung bringt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß man als Ausgangsmaterial thermisch vorbehandelten, insbesondere ganz oder teilweise kaustisch gebrannten Magnesit od. dgl. verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß man eine wässrige Lösung von Kalziuiiinitrit oder Kalziumazetat verwendet.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß man das Material mit der wässrigen Lösung besprüht oder berieselt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß man das Material mit der wässrigen Lösung so lange in Berührung hält, bis die gesamte verwendete Flüssigkeitsmenge in die Poren des Materials aufgesaugt und das Material trocken ist.
6. Verfahrennach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n 2 e i c h n e t , daß man das Material vor der Behandlung mit der wässrigen Lösung vortrocknet.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß man das Material mit der wässrigen Lösung unter Vakuum imprägniert.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß man die Menge des in der wässrigen Lösung enthaltenen Kalziumsalzes so einstellt, daß nach dem Brennen der Gehalt an Ealziumoxyd in der Sintermagnesia um mindestens 0,5 % höher liegt, als er ohne den Zusatz wäre.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß man die Menge des in der wässrigen Lösung enthaltenen Kalziumsalzes so einstellt, daß sich in der Sintermagnesia ein CaO/SiO2-Verhältnis von mindestens 2,0 oder mehr ergibt.