-
Verfahren zur Herstellung eines kristallinschen Tonerdese aleifmlittels.
-In der amerikanischen Patentschrift 95480s ist ein Tonderdeschleifmittel mit harter
und verhältnismäßig brüchiger Körnung von kristallinischer Struktur ibeschrielben,
das aus Tonerde besteht, welche im wesentlichen frei ist von Schmelzverunreinigungen,
besonders von Oxyden ,des Eisens, Tiftans und :Siliziums, die als idne normalen
Vernunreinigungen ides Bauxits angesehen werden können. In,dieser Patenits@dhrift
ist hervorgehoben, @daß @d,ie Körner,wenn sie 4urch ein Bindemittel von :genügender
Bintdekraft vereinigt werden, idie Eigenschaft besitzen, in situ zu bleiben, bis
ihre schneidenden- Spitzen oder Kanten stumpf werden, dann mit scharfem spröden
Bruch ahbredhen und so wioder friische scharfe Schneldkanten ergeben. Bei der Herstellung
dies,es Schleäfmittels :im GroßRbetri,eb nach der genannten: Patentschrift halben
.die Erfinder beobachtet, idaß in vielen Fällen, ,und möglicher Weise bis zu einem
bestimnntenGrad in allen Fällen, Üer Barren oder Ingot @ani:s ,erstarrter Tonerde
eine nnehr :oder weniger poröse, zellenfönmige Struktur @ajtifweist anid entweder
Zelilen :oder Kanäle oider'heiides zeigt. Diese charakteristische Struktur 'kann
idurehweg in der ganzen Miasse :desmehrere Tonnen Wiegenden Barrens auftreten, @obgleich
se gewöhnlich in einigen Teilen mehr als in anderen. iausigesproch:en ist !und in
anderen Teilen überhaupt nicht in Erscheinung tritt. Diese In äots enthalten auch
in vielen Fällen wenigstens Beinen verhältnismäßig kleinen :inneren Teil, ider eine
höchst dharakteristisehe plattige Strtukbuir hat, die in: der Regel nicht Bise zu.
,einem bemerkbaren Grad den o''benerwähnten zellenförmigen Charakter teilt. Die
Erfinder gl.awben, rdäß (diese zellenförmige oider poröse Struktur des Körpers ides
Barrens oder seiner Teile der Anwesienheit einer Substanz oder von Substanzen .in
,der Tonerde zuzuschreiben >ist, die in dem Augenblick ider Erstarrung der Masse
in der Dampfphase bestehen.
-
Eine andere Wirkung, @d!ne die Erfiinder ein -ein Material in der
D@ampfph@ase zuschreiben, ist in mikros'lcopischen Schnitten dieser kristallii:nisrhen
Tonende zu Tage :getreten. Man 'hat gefunden., @daß die einzelnen Ton-@erd,ekristalle,
-die von. beträcih'tlicher Größe
sind, etwa 'bis zu r cm oder Tnemr im Durchinesser
in vielen Fällen idurchbohrt und gewöhnlich, vielfach durchbohrt sind , eine Tatsiac!he
die 4miltlich an.z@eiao;t, diaß (die für d.i,e D@tirchboh@rungen ver.a#ntivortlicihe
Substanz sich in aller Dampfphase in -dem Zeitpunkt befand, in welchem die Tonerddkri-stalle
in <der Bildung waren. Hieraus könnte man scheinbiar folgern, daß @die .genannte
Substanz wahrscheinlcheine ider Komponenten des Endpxo-'dü'ktas @isit. Die Erfahrung
hat jüdioch gezeigt,
daß -in eiaffigen Fällen Produkte, die typische
Beweise für die Daanpfpbase aufweisen, nur sehr kleine Beknischungen von Natron
o:ler anderen nicht tonerdehaltigen Substanzen enthalt-en.
-
Eine sorgfältige chemische Untersuchung gewisser Tonerdeprodukte,
die diese Anzeichen der Dampfphase tragen, 'hat @die Anwesenheit eines Bestandteiles
gezeigt, .der in der Analyse als Natritimoxyd (Na, O) angesprochen wurde. Die genaue
Art der Verbindung :des Natriums kiff Produkt ist nicht sicher 4>ekannt, aiber es
wird am zweckmäßigsten angenommen, daß sie als Natriumal:uininat anwesend ist. Die
Tatsache, daß die einzelnen Kristalle durchbohrt sind', ist wahrscheinlich: die
Erklärung für -die schwache Struktur der Körner, @die auf diesen Kristallen beruht.
Die Durchboihrung kann auch als Faktor für die Erklärung der awsgezeichneten bindenden
Eigenschaften der Körner dienen, d. h. für die Zähigkeit, m,it welcher sie in einem
'keramischen oder einem anderen Biademittel zusaanm:engehalten werden.
-
Die weiteren Untersuchungen der Erfinder haben gezeigt, daß der Zusatz
von verhältnismäßig kleinen Mengen von Natriumverbi:ndungen und, wie weiter unten
erläutert, von gewissen: anderen bei,dieser Arbeitsweise jenen äquivalenten Stoffen
zu, der Beschickung des zu schmelzenden Tonerdematerial.s dien Charakter des Scbmelznrodulctes
gründlich verändern kann. Wenn z. B. Natriumkarbonat in so kleinen Mengen wie z
Prozent oder sogar noch weniger ider Tonerde, die im wesentlichen frei ist von Schmelzverunreinigungen
wie von Oxyden des Siliziums und Titans, zugesetzt wird, so hat dieses die Wirkung
einer bedeutenden Schwächung Ader physikalischen Struktur der Tonerd'ekörnung, und
es ergibt sich ein Schleifmittel mit neuen Eigenschaften, die besonders für gewisse
Schleif- und Polierarbeiten vorteilhaft sind. So hergestellte Schleifmittel besitzen
genügende Härte für die Zwecke, für die sie bestimmt sind, aber ihre physikalische
Struktur ist entschieden schwächer als diejenige eines Schlesfmittels, das im wesentlichen
aus reiner Tonerde hergestellt ist, der kein Natron zugesetzt worden ist. Das so
,mit dein Natronznsatz hergestellte Schleifmittel !hat ausgesprochene Anzeichen
für die Dampfphase, einschließlich :der Durchbohrung der Tonerd:ekristalle, wie
oben, angedeutet.
-
Die Schwäche des Schleifmittels scheint eine Funktion des Alkallgeh:altes
zu sein. Für die gewöhnliche Verwendung wird nicht nötig sein, .mehr :als etwa 5
Prozent Natron hinzuzusetzen, weil bei @diesem Gehalt .an Natron in dann Produkt
die Struktuir für die meilsten Zw wke s*w.ach genug ist. Wenn auber äußerste Schwachheit
verlangt wird, kann mehr Natron hinzugefügt werden. Andere j Alka!limetallsalze
oder Verbindungen, einschließlich Kalumverbindungen, sind für die Erfin,diunigszwedke
äqui-,7avlent den -'\Tatri,u:inverbindungen.
-
Andere Stoffe als Alkaliimetallsalze ergeben, wie festgestellt wurde,
die Wirkungen, die oben als Kennzeichen für -die Dampfphase in dem Augenblick Jex
Erstariung der geschmolzenen Masse festgestellt wurden. Z. B. ergab der Zusatz von
etwa 2 Prozent Alumi iiuinfliuori!d' zu isri wesentlichen reiner Tonerde ein Produkt
von grauer Faribe mit stark ausgesprochen poröser Säulenstruiktur, und die Poren
waren verhältnismäßig zahlreich und von kleinem Durchmesser. Der Zusatz von einigen
Prozenten von gepulvertem Handelszink (das ,metallisches Zink und Zinkoxyd enthält)
ergab ein hellfarbiges säulenförmiges Produkt, das durch verhältnismäßig große,
glattwandige Zellen oder Poren und durch einen hellen: perlenarltiigen Glanz c!b:arakterisiert
ist. Di,e vorstehendien ,uind arndiere M-aterialien, die gleiche Wirk@tung haben,
:sind daher als Äquivalente Bier Natriumsalze anzusehen.
-
In diesem Zusammenhang mag erwähnt werden, daß die Leistung eines
Schleifsteines oft durch das Verhältnisdes entfernten Materials zu der Sahleifsteinabnutzung
au:sgedrüdkt wurde. Auf den ersten Blick kann :man .annehmen, daß je schwächer das
Schleifmittel ist, desto weniger leistungsfähig der Schleifstein ist, weil der Stein
sieh schneller abnutzt. Dieses ist jedoch keineswegs immer .der Fall, denn als Regel
gilt: Je schwächer das Schleifmittel, desto freier schneidet der Stein, desto geringer
ist die Reibung und die i Wärmeentwicklung, und desto größer die Menge des entfernten
Materials.
-
Die Zunahme der Menge des entfernten Materials kann die schnelle Abnutzung
des Schleifsteines ausgleichen und tut dieses auch i oft reichlich, so daß in vielen
Fällen eine .ausgesprochene Vergrößerung der Leistung des Schleifsteines vorlag,
die: in. der Verwendung eines schwächeren Schleifmittels begründet war. Neben denn
Wirkungsgrad der Schleif- i arbeit ist das Glätten von äußerster Wichtigik eit,
und es ist leicht verständlich, warum das schwächere Schleifmittel mit seiner freieren
Sch:neidwir'kung das nicht verbrennt und eine !höhere Glättang erzeugt. i Es ist
auch schon auf die Tatsache hingewiesen worden, daß Tonerdeschleifmittel, die nach
der amerikanischen Patentschrift 954808
hergestellt sind, in gewissen Fällen
sehr kleine Mengen von: Nag O enthielten und einige An- i zaichen für die Dampfphase
aufwiesen, ebenso -eine :kristallinische Struktur, die verhältnismäßig
schwach
ist im Vergleich zu :derj,enigen eines aus Bauxit hergestellten Schleifmittels.
Die Erfinder halten. es für wahrscheinlich, daß die obigen physikalischen Eigenschaften
einigermaßen wenigstens der 'bisher nicht erkannten Anwesenheit von kleinen Mengen
der analytisch aals Na;; O iangesprochenen Bestandteile in idiesen Produkten zuzuschreiben
sind (gewöhnlich Ibis zu 0,3 Prozent). Die reine Handelstonerde wird oft durch Fällungsm@ethoden
aus Natrium:aluniinatlösungen hergestellt und @enthäl@t immer Spuren von Natron,
vielleicht als Aluminat. Wenn solche ,gefällte Tonerde benutzt sein inag -oder bei
der Ausführung der Erfindung nach jener Patentschrift benutzt worden ist, ,dann
sind die auf Natron zurückzuführenden Wirkungen .nach Ansicht der Erfinder in dem
Sch.melzprodulkt nachweisbar. Slie glauben jedoch, daß die physikalischen Wirkungen,
die :der Anwesenheit des Natrons zuzuschreiben .sänid, bisher nicht erkannt worden
sind.
-
Unter gewissen Bedingungen ergeben ,die Alkalimetalle andere Wirkuniaen,
wie die obengenannten. So haben. :die Erfinder festgestellt, idaß ,di.e plattigen
Kristallmassen, :die zuweilen -in Iden inneren Teilen des Barrens oder Inigots von
im .wesenitldchen reiner Ton-:erde auftreten, welche nach dem Verfahren der Patentschrift
9548o8 hergestellt wurde, größtenteids aus einer kristallinischen Moidifi:kation
der Tonerde bestehen, welcher der Name ß-Tonerde zur Unterscnei:dung von der Krli.stallform
der Tonende, wie sie in der Natur als K orund, Saphir und Rubin usw. vorkommt, gegeben
-word!en ist, und diie auch gebildet wird, wenn idIe meisten Tonerdennateria len,
einschließlich Bauxit, in idem ,elelktrischeni Offen geschmolzen werden; drese ibisher
bekannte Kristallform der Tonerde wird aus Zweckmäß:ig'keirtsgriindon a.-Tonerde
genannt. Wie in ider vorstehend :erw91lnten Erfindung ausgeführt worden ist, macht
:d'er Zusatz zu :einem Tonerdematerial, Idas im wesentlichen frei von Schmelzverunreinigunen
eist, einer ,geeigneten Menge von gewissen Salzen oder Verbindungen vorn Natrium,
Kalium oder anderen Alfkalinnetallen es möglich, einen Barren oder Ingot herzustellen,
der ganz oder -in jeder gewünschten Menge :aus Tonerde in der ß-Moidifikation besteht.
.Es ist jedoch zu berücksiichtigen,,daß das Schwächen der physikalischen Struktur
:des Schleifmittels nicht notwendig von ider Bildung von ß-T onerde abhängt. Im
Gegenteil, sowohl das Schwächen ,der Körnung als auch die Anzeichen der Dampfphase
sind- in Proidukten beobachtet worden, in welchen ß-Toirerde entweder gar nicht
@enlthalten Ist oder'nur in s,e'hr kleinen Mengen festgestellt werden kann. Außerdem
ist das Schwächen .der Körnung nur in Iden Fällen ausgesprochen, in. welchen Natron
oder seine Äquii,vale:nte in ausreichen-,den Mengen zur Tonerde, die wesentliche
Mengen von S#liihat enVhielt, oder zu gewöhnlichem. Bauxlit, id:as Eisen, Silikat
und T,itanoxyd enthielt, zugesetzt wurde. Aber in :den letzteren Fällen kann,d'i;e
ß-Mo,difi!kati-on vollständig fehlen, sogar wenn,der Prozentgehalt an Nag 0' in
der Beschickung bedeutend ist; auch gilt in ,diesen Fällen nicht als Regel der Nachweis
derj enigen `Wirkunigen, di:e oben der Dampfphase zugeschrieben wurden.
-
Wenn Eisenoxyd in :der Tonerde auftritt, so scheint es im Gegenteil
im wesentlichen neutral zu sein, da. die Natronzusätze in diesein, Falleine Scahwächung,des
Kornes herbeiführen, und' wenn sie in genügender Menge vorhanden sind, die Tonende
in die ß-Modifiikati:on umsetzen, praktisch in derselben Weiisie, wie :in :dein.Fall
:der im wesentlichen reinen Tonerde; außerdem slinid in solchen Fällen Anzeichen
:für die Dampfphase fest, gestellt worden.
-
Obgleich das Natron analytisch als Nag O angesprochen wird, so ist
es natürlich nicht notwendig, ,es in :der Form von Natrium:oxyd zuzusetzen, es kann
z. B. in Form von Karibonat, Sulfat @o,der Alu.m.inat einsgeführt wer-Jden, w alhrscheinlnch
in Form von vielen anderen Salzen oder Verlbindunigen. Natriumchlori:d' ist entschieden
weniger wünschenswert als die vorstehenden Vetbinidu,ngen, -da in diesem Fall Verluste
durch Verflüchtigung während ider Schmelzung auftreten und nur sehr wenig Natron
in,d'em Produkt verbleibt.
-
Die Analysen :gewisser Schleifmittel .gemäß ider Erfindung, idie wesentliche
Mengen von Na; O enthialten, s-iind folgende:
| Na. O Si O, Fe, 03 A12 O? Nag O |
| (errechnet) (auf die Be- |
| Schickung |
| berechnet; |
| 1, 0 3 0,07 o,to 98,80 2 ,5 |
| 1,80 0,02 0,14 97,71 3.3 |
| 2,24 0 ,05 0,20 97,18 3,7 |
| 3,43 0,09 o,19 95,96 5,0 |
Ähnliche Proidulate, diie 5 Prozent odier mehr Nag O enthalten, sind auch hergestellt
worden.
-
Als Regel für die Herstellung eines SohnielzproduQ@tes, das einen
gegebenen Prozentgelhalt @an Na, O hat, gilt, @däß in idie Beschickung ein Überschuß
über die iberechnete Menge :eingeführt wIrd; ium, wie an,genomm-en wird, -mechanische
Verluste und Verluste .durch V% erflüchtigun;g auszugleichen. Der erforderliche
Überschuß hängt natürlich von den. besonderen Arbeitsbediinganigen ab und kann .mit
,diem absoluten Prozentgehalt an Nag O wechseln. Z. B. wunden ,die Bieschikkungen,
aus welchen die vorstehenden Produkte
entstanden, nach den Mengen
an Na, O, die in der letzten Zahlenreihe angegeben sind, berechnet.