DE528462C - Verfahren zur Behandlung von Metalloxyden - Google Patents

Description

Die Erfindung bezweckt die Behandlung und Reinigung von Metalloxyden und besonders von hochschmelzenden Oxyden und soll hauptsächlich die Erzielung solcher Oxyde in einem physikalisch vorteilhaften und ferner auch kohlenstofffreien und in sonstiger Beziehung wesentlich reinen Zustande ermöglichen. Ferner soll ein Verfahren zur Behandlung der unreinen Oxyde zwecks Erzielung des reinen Produktes geschaffen werden. Gegenwärtig ist eine der wichtigsten Anwendungen der Erfindung das Feld der Aluminiumherstellung, und demgemäß wird die Beschreibung sich hauptsächlich auf die Ver-Wendung zur Herstellung reiner Tonerde richten, die für das bekannte Verfahren der elektrolytischen Reduktion geeignet ist. Ein ähnliches Verfahren kann zur Behandlung von anderen Oxyden, z. B. Magnesia, und Oxydmischungen befolgt werden, die z. B. Kalk, Magnesia und Tonerde enthalten.

Bei der Herstellung von Tonerde für obiges Verfahren durch elektrothermische Behandlung tonerdehaltiger Stoffe, wie Bauxit, mit einem Reduziermittel zur Reduktion der Verunreinigungen, die leichter als Tonerde reduzierbar sind, hat es sich als sehr schwierig erwiesen, die im Ausgangsgut vorhandenen Oxyde von Eisen und Titan zu beseitigen oder auf einen ausreichend geringen Prozentsatz herabzudrücken.

Es hat sich gezeigt, daß, wenn man den geschmolzenen Bauxit oder sonstiges tonerdehaltiges Gut mit genug Kohlenstoff behandelt, um den Gehalt an gelöstem Kohlenstoff auf etwa ι °/o ^zu heben, es möglich ist, genug von dem Titan herauszubringen, um nur etwa 0,2 °/₀ oder weniger Ti O₂ im Produkt zu belassen, daß aber dabei gewöhnlich eine relativ große Menge von Eisenoxyd, nämlich allgemein von etwa o,6o/o bis etwa 0,90/0, in der Masse verbleibt nebst einer kleinen Menge Kieselsäure, gewöhnlich weniger als 0,3 °/₀.

Es wurde gefunden, daß, wenn geschmolzene wesentlich reine Tonerde, z. B. in obiger Weise erzeugte Tonerde, aus dem Ofen oder sonstigem Behälter abgezogen und in noch flüssigem Zustande einem kräftigen Strahl von Luft, Dampf oder sonstigem geeigneten Gase ausgesetzt wird, der Strom von geschmolzener Tonerde aufgelöst wird und in kleine Hohlkügelchen von mehr oder weniger genauer Kugelgestalt umgewandelt wird. Eine Prüfung dieser Kugelchen nach der Abkühlung zeigt, daß nicht bloß wesentlich aller Kohlenstoff herausgebrannt ist, so daß sie im allgemeinen so gut wie schneeweiß aussehen, sondern daß auch eine beträchtliche Menge

des Eisenoxydes beseitigt ist, und zwar wahrscheinlich durch Verflüchtigung auf Grund der großen Oberfläche der Kügelchen, die der Luft oder dem Gas ausgesetzt wurde, die durch die Berührung -mit dem Schmelzgut hoch erhitzt werden.

Die Zeichnung zeigt eine einfache Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens in schematischer Darstellung.

ίο Ein elektrischer Ofen io, der in waagerechtem Schnitt dargestellt ist, hat ein feuerfestes Futter ii, eine Kohlenstoff elektrode 12 und einen Abstich 13. Der rohe Bauxit, Ton oder sonstiges tonerdehaltiges Gut wird in dem Ofen gemischt, mit einem kohlenstoffhaltigen Redüziermittel vorzugsweise mit genug Kohlenstoff geschmolzen, um der gereinigten Tonerde einen gelösten Kohlenstoffgehalt von etwa 1 °/₀ zu geben. Das Eisen, Titan und Silicium, die durch die Reduktion der Oxyde entstehen, sammeln sich am Boden des Ofens hauptsächlich als Ferrosilicium, auf dem die unreduzierte Tonerde als geschmolzene Schlacke schwimmt. Wenn der Tonerdestrom 14 aus dem Abstich austritt, so trifft er den Strahl von der Düse 15 und wird in Teilchen zerblasen, die sich als Hohlkügelchen in einer Größe von derjenigen feinen Sandes bis 3 bis 5 mm Durchmesser erweisen. Ihre Wände haben gewöhnlich nicht mehr-als etwa ¹I₁TnTa Dicke und meist noch weniger. Im allgemeinen sind die Kügelchen um so feiner, je geschwinder der Strahl ist. Bei zu geringer Geschwindigkeit werden die größeren Kügelchen nicht so vollständig oxydiert und können größere Mengen Eisen enthalten. Solche größeren Körnchen sind schwarz und können 6 bis 12 mm Durchmesser haben; sie sind zwar, ähnlich wie die kleineren, hohl, neigen aber zu sehrunregelmäßiger Gestalt. Luft- und Dampfdrücke von 3,5 bis 10,5 at sind erfolgreich benutzt worden, doch sind die höheren Drücke vorzuziehen, da sie weniger leicht ungenügend oxydierte Körnchen ergeben, besonders wenn der Strom von geschmolzener Tonerde ungewöhnlich zäh ist. Auch wird vorzugsweise eine Temperatur der Tonerde erheblich über ihrem Schmelzpunkt benutzt, vornehmlich, um ausreichende Flüssigkeit des Stromes zu erzielen. Bei Herstellung eines kohlenstofffreien Produktes aus Tonerde, die überschüssigen Kohlenstoff enthält, ist diese Überhitzung erwünscht, weil sie die Oxydation des Kohlenstoffes erleichtert, und zwar sowohl für das für den Strahl benutzte Gas (wo dieses, wie bevorzugt, ein oxydierendes Gas wie Luft oder Dampf ist) wie auch für die Luft, in welche die Tonerde verblasen wird. Es ist bekannt, daß beim Verblasen von Hochofenschlacke ein faseriger Stoff, nämlich Schlackenwolle, zusammen mit einer großen Menge kleiner glasiger Schuppen entsteht. Dies scheint auf der Eigenschaft von Silikatschlacken zu beruhen, dank deren sie beim Abkühlen vom flüssigen zum festen Zustande durch einen breiigen Zustand hindurchgehen, so daß sie bei Abkühlung im Luftstrom in die zur Schlackenwolle charakteristischen Fäden ausgesogen werden. Der Erfinder glaubt, daß dieser Zustand für die Silikate charakteristisch ist und nicht für reine hochschmelzende Oxyde, die wesentlich frei von Kieselsäure sind. Tatsächlich hat sich eine ähnliche Erscheinung mit geschmolzenem Aluminiumoxyd nach Zusatz von etwa 5 °/o Kieselsäure hervorrufen lassen. Wenn daher jede Erzeugung von fadenartigen Gebilden vermieden werden soll, so sollte das Ausgangsgut wesentlich frei von Kieselsäure sein und sollte nur Stoffe enthalten, welche direkt kristallisieren, wenn ihre Temperatur auf oder unter den Gefrierpunkt erniedrigt wird. Wenn es nötig oder erwünscht ist, Kieselsäure aus dem Oxyd zu entfernen, so kann hierfür jedes geeignete Verfahren benutzt werden; z. B. kann man den Bauxit oder das sonstige Tonerdegut mit einem kohlenstoffhaltigen Reduziermittel bei geeigneter Temperatur in Gegenwart von Eisen behandeln, um Kieselsäure zu reduzieren und das entstehende Silicium zur Legierung mit dem Eisen zu bringen.

Das neue Verfahren bietet einen einfachen, billigen und wirksamen Weg, um aus Tonerde den überschüssigen Kohlenstoff zu beseitigen, der, wie oben erwähnt, gewöhnlich bei der elektrothermischen Reinigung des Rohgutes benutzt werden muß, um den Gehalt an anderen Oxyden sehr niedrig zu bekommen. Dies wird als einer der wichtigsten Vorteile des Verfahrens betrachtet. Ein anderer wichtiger Vorteil liegt in den geringen Kosten der Zerkleinerung des Produktes auf einen Zustand so feiner Verteilung, daß bei Zusatz zum geschmolzenen Kryolithbade des Häuschen Aluminiumverfahrens die Teilchen sich auflösen, bevor sie zum Boden der elektrolytischen Zelle sinken. Diese Verringerung der Kosten beruht darauf, daß ein Vorquetsehen und Vormahlen unnötig ist und die in Kugelform gebrachte Tonerde direkt in die Kugelmühle oder sonstige Feinmühle beschickt wird. Es hat sich aber gezeigt, daß die im Strahl gekörnte Tonerde sich beim Mahlen in einer Kugelmühle zäher und härter als in der gewöhnlichen Art erstarrte Tonerdeschlacke verhält. Aus diesem Grunde hat das neue Produkt Vorteile als Schleifmittel sowie auch wegen seiner gleichförmigen und χ feinen Korngröße. In der üblichen Art aus der Schmelze erstarrte Tonerde ist im allge-

meinen weit gröber und ungleichförmiger im Gefüge. Wahrscheinlich beruht die Feinkörnigkeit des neuen Gutes auf seiner sehr raschen und praktisch augenblicklichen Erstarrung.

Bei der Herstellung von Schleifmitteln durch Schmelzen von Tonerde im elektrischen Ofen hat die Wichtigkeit des Freihaltens des Fertigproduktes von allem Kohlenstoff dazu

ίο gezwungen, zur geschmolzenen Tonerde eine erhebliche Menge eines leicht reduzierbaren Oxydes, wie Eisenoxyd, zuzusetzen oder dieses Oxyd unreduziert darin zu belassen, Dies bedeutet, daß die früheren Produkte eine erhebliche Menge von Kohlenstoff oder reduzierbarem Oxyd enthalten müssen, was beides für Schleifmittel schädlich ist. Das neue Verfahren aber gestattet die Herstellung von Tonerde, aus der andere Oxyde soweit als durch

ao Kohlenstoffüberschuß möglich entfernt worden sind, die aber trotzdem wesentlich frei von Kohlenstoff ist.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, Gas, z. B. Luft, in eine geschmolzene Masse von teilweise mit Kohlenstoff reduziertem Aluminiumoxyd zwecks Reinigung hineinzublasen oder das Oxyd durch die Luft niederregnen zu lassen oder es gegen Preßkörper zu zerspritzen, ohne daß dabei aber Hohlkügelchen gebildet wurden. Demgegenüber kommt es nach der Erfindung darauf an, das Gas mit so hoher Geschwindigkeit in einen Strom des geschmolzenen Oxydes zu spritzen, daß letzteres in Hohlkügelchen umgewandelt wird.

Claims (2)

35 Patentansprüche:

1. Verfahren zum Behandeln von Oxyden des Aluminiums oder Magnesiums oder von Mischungen aus Oxyden von Magnesium, Aluminium und Calcium durch Verblasen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gas mit hoher Geschwindigkeit in einen nicht allseitig umschlossenen Strom des geschmolzenen Oxydes bzw. der geschmolzenen Oxyde gespritzt wird, daß etwa hohlkugelartige Teilchen entstehen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Blasen das Oxyd auf Entfernung von Kieselsäure verarbeitet wird.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen