DE3016431A1 - Verfahren zum herstellen keramischer und/oder kohlehaltiger gegenstaende - Google Patents

Description

• Verfahren zum Herstellen keramischer und/oder kohle-
• haltiger Gegenstände Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen keramischer und/oder kohlehaltiger Gegenstände, deren Ausgangsmischung Verbindungen enthält, die beim Brennen der Ausgangsmischung gasförmige Schadstoffe abspalten.
• Beispielsweise bei der Herstellung von Schreibminen oder sonstiger keramischer Gegenstände, die als Bindemittel Ton, Ligninsulfonat, Polyvinylchlorid oder andere Kunststoffe enthalten, werden beim Brennen ab 2000C als Schadstoffe in erster Linie Chlor-, Fluor-, und Schwefelverbindungen frei. Bei Graphitminen mit keramischer Bindung wird als Ausgangsmaterial u.a. Graphit und Ton verwendet.
• Infolge der im Ton vorkommenden fluorhaltigen Mineralien findet eine Fluorabspaltung statt. Bei keramikfreien Minen wird dem Graphit mindestens eine organische Verbindung als Bindemittel zugemischt, die beir Brennen in inerter oder reduzierter Atmosphäre carbonisiert wird.
• Soweit die Bindemittel schwefelhaltig sind, entstehen bei der Carbonisierung als Schadstoffe Schwefelverbindungen, wie Schwefelwasserstoff und Mercaptane. Sind sie chlorhaltig, bilden sich Chlorverbindungen, hauptsächlich Chlorwasserstoff. Sind die Bindemittel fluorhaltig, entsteht als Schadstoff hauptsächlich Fluorwasserstoff.
• Bislang war es zur Vermeidung erheblicher Umweltbelastungen erforderlich, die nach dem Brennen freiwerdenden Spaltprodukte einer sehr aufwendigen Nachbehandlungsanlage zuzuführen, in welcher die Schadstoffe zunächst durch Nachverbrennung einer Oxidation unterworfen wurden. Die sich dabei bildenden gasförmigen aggresiven und korrosiven Oxidationsprodukte wurden sodann in eine Waschanlage eingeleitet und dort neutralisiert und/oder gefällt. Dies bedeutete einen erheblichen Zeit- und Kostenaufwand, zumal auch die Neutralisations-bzw. Fällungsprodukte üblicherweise als Sondermüll behandelt werden mußten.
• Es besteht die Aufgabe, das Verfahren zum Herstellen gebrannter keramischer und/oder kohlehaltiger Gegenstände so auszubilden, daß die vorgenannte Schadstoffbildung einfach und kostengünstig reduziert wird.
• Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
• Die beim Brennvorgang abgespaltenen Radikale werden durch anwesende Radikalfänger inaktiviert bzw. umgesetzt. Beispielsweise wird durch organische oder anorganische Metallverbindungen bzw. Metalle, welche als Chlorwasserstoffakzeptoren wirken, der bei der Thermolyse vom Polyvinylchlorid entstehende Chlorwasserstoff inaktiviert.
• Die dabei über verschiedene Zwischenstufen ablaufende elektrophile Reaktion, wobei die Metallverbindung als Elektronenakzeptor wirkt, 4 liefert in ihrer Endstufe ein Metalihalogenit. Im vorliegenden Falle ein Metallchlorid. Fluorverbindungen bilden in gleicher Weise Metallfluoride..Bei Schwefelwasserstoft und bei Mercaptanen, welche bei der Thermolyse schwefelhaltiger Bindemittel unter Sauerstoffausschluß entstehen, wird der Wasserstoff des Schwefelwasserstoffs bzw. der Mercaptane durch Metall substituiert, wenn bei der Thermolyse eine organische oder anorganische Metallverbindung und/oder Metall vorliegt. Somit entsteht hierbei über verschiedene Zwischenstufen oberhalb 5000C eine beständige Metall-Schwefelverbindung, die - wie auch die anderen Metallverbindungen - als Feststoff in dem gebrannten Gegenstand verbleibt. Die Substituierung des Wasserstoffs beruht darauf, daß er in diesen Verbindungen schwach sauer reagiert. Andere, evtl. entstehende Schwefelverbindungen wie Schwefelkohlenstoff, Kohlenoxysulfid und/oder zyklische Verbindungen wie z.B. Thiphen haben keine- praktische Bedeutung, da diese zerfallen bzw. in andere reaktive Verbindungen übergehen.
• Die organischen bzw. anorganischen Metallverbindungen bzw. Metalle wirken jeweils als die Schadstoffe bindende Elektronenakzeptoren.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Beispiele erläutert.
• Beispiel 1 Einem Masseansatz bestehend aus 60 Gew.- Graphit 40 Gew.-% Ton mit einem Gesamtfluorgehalt von 0,9 % 1 Gew.-% Verarbeitungshilfsmittel (Ule, Fette) wurden 1,5 Gew.- Calciumoxid zugesetzt. DEr Ansatz wurde in herkömmlicher Weise gemischt, homogenisiert und zu Gegenständen, z.B.
• zu Minen, geformt. Nach dem Brennen wurde ein Fluorgehalt von 0,85 % festgestellt. Das Fluor wurde nahezu vollständig in beständigem Calciumflorid gebunden.
• Beispiel 2 Einem Masseansatz bestehend aus Graphit und anderen nur aus Kohlestoff, Wasserstoff und Sauerstoff bestehenden Zusatzstoffen und einem Anteil von 20 Gew.-% PVC mit einem Chloranteil von 50 % wurden 15 Gew.- Natriumhydroxid zugesetzt. Der Ansatz wurde ebenfalls zu Minen verarbeitet. Nach dem Brennen wurde ein Gesamtchlorgehalt von 7,6 % festgestellt. Dies bedeutet, daß 76 % des ursprünglichen Chlorgehaltes in beständigem Natriumchlorid festgehalten wurde Bei spiel 3 Bei einem Masseansatz gemäß Beispiel 2 lag anstelle von Polyvinylchlorid ein Anteil von 16 Gew.- eines Ligninsulfonates mit einem Gesamtschwefelgehalt von 6 % vor. Dem Ansatz wurden 2 Gew.-Zinkpulver zugesetzt. Nach dem Brennen wurde ein Gesamtschwefelgehalt von 0,67 % ermittelt. Dies bedeutet, daß 69,8 % des Schwefels in einer stabilen Zink-Schwefelverbindung gebunden wurde.
• Beispiel 4 Einem Ansatz gemäß Beispiel 3 wurde anstelle von Zinkpulver 9,5 Gew.-% Zinkacetat zugesetzt. Nach dem Brennen betrug der Gesamtschwefelgehalt 0,74 %, was bedeutet, daß 77 % des urspriinglich vorhandenen Schwefels in einer stabilen Zink-Schwefelverbindung gebunden wurde.
• Die Berechnungen beziehen sich immer auf den Gesamtschadstoffanteil des ungebrannten Körpers.
• Als Schadstoffbinder haben sich pulverisierte Metalle wie Aluminium, Zink, Kupfer, Eisen, Metalloxide, Metallhydroxide, Metallhydride sowie organische Metallverbindungen, wie Kobaltstearat, Aluminiumstearat und Calciumacetat äls besonders geeignet erwiesen.
• Die Stoffe werden einzeln oder in Kombination bis zu 50 % über der stöchiometrischen Menge zugesetzt.
• Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich neben seiner bevorzugten Anwendung zur Herstellung gebrannter Schreib- und Zeichenminen gleichermaßen auch für die Herstellung anderer keramischer oder kohlenstoffgebundener Gegenstände wie Elektroden, Kohlebürsten oder Ziegelsteine, sofern deren Brenntemperaturen nicht wesentlich über 10000C liegen.

Claims (7)

1. Patentansprüche Verfahren zum Herstellen keramischer und/oder kohlehaltiger Gegenstände, deren Ausgangsmischung Verbindungen enthält, die beim Brennen der Ausgangsmischung gasförmige Schadstoffe abspalten, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Ausgangsmischung vor dem Brennen mindestens ein Schadstoffbinder beigegeben wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der oder die Schadstoffbinder bis zu einer Brenntemperatur von mindestens 10000 schadstoffbindend wirksam bleiben.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c hn e t , daß als Schadstoffbinder Metallpulver beigegeben wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i chn e t , daß als Schadstoffbinder eine organische Metaliverbindung beigegeben wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c hn e t , daß als Schadstoffbinder eine anorganische Metallverbindung beigegeben wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c hn e t , daß als Schadstoffbinder eine Mischung verschiedener Metallpulver und/oder organischer und/oder anorganischer Metallverbindungen beigegeben wird.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß der oder die Schadstoffbinder in einer Menge beigegeben wird bzw. werden, die maximal bis zu 50 % über der stöchiometrischen Menge liegt.