-
. Herstellung tonerdehaltiger Schleifmittel Die Erfindung betrifft
die Herstellung tonerdehaltiger Schleifmittel aus durch Reduktionsschmelze erhaltener,
von den metallischen Reduktionsprodukten getrennter und erneut geschmolzener Tonerde
und bezweckt die Erzielung einer solchen Form. von kristalliner Alphatonerde, welche
durch einen bisher nicht erreichten Grad chemischer Reinheit eine außerordentlich
hohe Dichte, Härte,. Festigkeit, Mangel an Sprödigkeit, Stabilität sowie Neigung
zur Bildung großer Kristalle ausgezeichnet ist, wodurch der Tonerde wesentlich verbesserte
Schleifeigenschaften verliehen werden. Diese Zwecke werden erfindungsgemäß dadurch
erreicht, daß man die Tonerde vor dem ohne Zuschläge vorgenommenen Wiedereinschmelzen
von den Alkali-und Erdalkaliverbindungen befreit, was vorzugsweise durch Waschen
erfolgt, worauf das Wiedereinschmelzen unter starker Überhitzung vorgenommen wird.
Vorteilhaft verwendet man eine Tonerde, in der während des ersten Schmelzvorganges
mindestens z °/a an Reduktionsverbindungen der Tonerde gebildet wurden.
-
Das Wiedereinschmelzen vorgereinigter Tonerde zum Zweck der Erzielung
verbesserter Schleifmittel ist an sich bekannt. Man begnügte sich jedoch bei der
Vorreinigung mit der Entfernung leicht reduzierbarer Verunreinigungen, wie der Oxyde
des Eisens, Siliciums und Titans, und traf auch keine besonderen Vorkehrungen zur
Erzielung einer starken Überhitzung während des Wiedereinschmelzens, arbeitete vielmehr
mit vergleichsweise großer Beschickungsgeschwindigkeit, wodurch eine Überhitzung
der Schmelze ausgeschlossen ist. Man hat ferner vorgeschlagen, die auf naßchemischem
Wege, insbesondere durch das bekannte Bayer-Verfahren, vorgereinigte Tonerde durch
einfaches Umschmelzen in ein hochwertiges Schleifmittel überzuführen. Aber auch
hierbei begnügte man sich. mit der Entfernung der obengenannten Verunreinigungen,
während man der Anwesenheit geringer Mengen an Alkali- und Erdalkaliverbindungen,
keine Bedeutung beimaß. Durch eingehende Untersuchungen wurde jedoch festgestellt,
daß es zur Erzielung vergleichsweise großer Kristalle aus praktisch reiner Tonerde,
welche weder Schlackeneinschlüsse noch nennenswerte Poren aufweisen und die oben
aufgezählten Eigenschaften besitzen, gerade auf die praktisch vollständige Beseitigung
der Alkali- und Erdalkaliverunreinigungen ankommt, wobei man das Wiedereinschmelzen
der so gereinigten Tonerde unter starker Überhitzung, also bei
langsamer
Beschickung und hoher Belastung, durchführt." Die--Trennung der genannten Alkali-
und Erdalkaliverbindungen von der Tonerde erfolgt letzten Endes durch Waschen, nachdem
die unreine Tonerde einer vorbereitenden Behandlung unterworfen wurde, die sich
aus einer Reihe von an sich beka-mten mechanischen und chemischen Maßnahmen zusammensetzt.
Dieses Reinigungsverfahren kann natürlich in mancher Hinsicht, insbesondere mit
Rücksicht auf die Zusammensetzung des Ausgangsmaterials, geändert werden; wesentlich
ist nur, daß außer den leicht reduzierbaren Verunreinigungen eine möglichst weitgehende
Beseitigung der Alkali- und Erdalkaliverbindungen erreicht wird. ' Die Erfindung
soll nunmehr an Hand von praktisch durchgeführten Ausführungsbeispielen erläutert
werden.
-
Beispiel z Als-Ausgangsmaterial diente ein Bauxit von etwa der folgenden
Zusammensetzung: A12 O3 ............ .....
-
Si02 .................... 50%, Fee 03 ....................
i o 0/0, Ti O2 .................... 4%, Zr 02 ....................
i °/0, alkalische Erden .......... 20/0.
-
Dieser Bauxit wurde in Mischung mit Reduktionsmitteln in einen elektrischen
Ofen mit offenem Herd beschickt. Die Beschickung zeigte folgende Zusammensetzung:
| Bauxit ................ ioo Teile, |
| Eisenspäne ............ 2o - |
| Koks .................. io - |
| Pyrit .................. 3 - |
Diese Beschickung wurde im elektrischen Ofen mit hinreichender Belastung niedergeschmolzen,
um die Reduktion der normalen Verunreinigungen des Bauxits zu bewirken und einen
kleinen Teil der Tonerde in Reduktionsprodukte überzuführen. Die fertige Schmelze
wurde aus dem Ofen abgestochen; man kann sie auch im Ofen in Form eines Blocks erstarren
lassen. Die erstarrte Schmelze hatte folgende durchschnittliche Zusammensetzung:
Tonerde
................. 950%, Tonerdereduktionsprodukte (einschl. Sulfid).
........ 3 0/ 0i - Erdalkalisulfid ........... i 0fa, andere Verunreinigungen
. . 1 0j0.
-
Nach Zerkleinerung und vollständiger Waschung mit Wasser oder verdünnten
Säuren wurde das Material geröstet zum Zweck, etwaiges redugiertes Material zu entfernen,
das in der letzten Verfahrensstufe stören könnte. Nach dem Waschen und Kalzinieren
ergab sich eine Tonerde nachstehender Zusammensetzung, welche für das Wiedereinschmelzen
geeignet ist: Tonerde ................ 99,5 0/0a CaO ...................
0,1o%1 andere Verunreinigungen 0,q.0/0.
-
Dieses Material wurde in einem oben offenen, elektrischen Ofen, der
vorzugsweise mit Graphitelektroden ausgerüstet war, z. B. in dem bekannten Higgins-Ofen,
beschickt. Hierbei wurde mit Rücksicht auf den hohen Schmelzpunkt der Beschickung
die Ofenbelastung so hoch gewählt und die Beschickungsgeschwindigkeit derart eingestellt,
daß das Bad wesentlich über den Schmelzpunkt von reiner Tonerde überhitzt wurde.
Nach dem Erstarren wurde der Block in bekannter Weise zerkleinert und in verschiedene
Körnungen klassiert. Beispiel
?-
Ein Bauxit ähnlicher Zusammensetzung wie
jener gemäß Beispiel i wurde in nachstehender Beschickung verwendet:,
| Bauxit ................ ioo Teile, |
| Koks......:............ 15 - |
| Eisenspäne ............. 2o - |
Diese Beschickung wurde im elektrischen Ofen niedergeschmolzen. Der Kokszuschlag
war hinreichend, um alle Verunreinigungen des Bauxits und auch einen Teil der Tonerde
selbst unter Bildung von Reduktionsprodukten zu reduzieren, während die Erdalkaliverunreinigungen
auf diese Weise nicht reduzierbar sind und in der Schmelze verbleiben. Die erstarrte
Schmelze wurde zerkleinert und mit verdünnter Mineralsäure gewaschen, wodurch die
nachteiligen Verunreinigungen einschließlich der Erdalkaliverbindungen beseitigt
wurden.. An Stelle einer mechanischen Zerkleinerung der erstarrten Schmelze ist
auch eine Zerstäubung oder, Granulierung der flüssigen Schmelze beim Abstich möglich.
Nach dem Waschen zeigte das Produkt folgende Zusammensetzung: Tonerde ...............
. 99,5%, CaO
.................. 0,1%1 übrige Verunreinigungen . . o,¢ %.
-
Dieses Material wurde in einem zweiten elektrischen Ofen umgeschmolzen,
wie es im Beispiel r beschrieben ist.
-
Das erhaltene Endprodukt besteht im wesentlichen aus Alphatonerde
(Alphakorund). Seine wahre Dichte beträgt im Durchschnitt 4,00 und schwankt zwischen
etwa 3,97 bis q.,oi. Der Unterschied zwischen wahrer uxtd scheinbarer Dichte ist
kaum
nennenswert, woraus folgt, daß das neue Pro-Bukt praktisch
frei von Hohlräumen und Poren ist. Die Härte des neuen Produkts ergibt sich, und
zwar ohne irgendwelche Wärmebehandlung, nach der Druckprobe ermittelt, zu etwa dem
Doppelten von der Härte ärmerer, künstlicher Tonerdeschleifmittel und zu etwa q0
°/o größer als die Härte hochwertiger, bekannter Produkte. Nach der Zentrifugalprobe
gemessen sind die Härteunterschiede noch deutlicher. Diese vorzügliche Härte ist,
wie vergleichende Untersuchungen. festgestellt haben, auf die Abwesenheit von Verunreinigungen
und Einschlüssen sowie von Hohlräumen, insbesondere offenen Poren, zurückzuführen.
Hierdurch erklärt sich auch der für gewisse Schleifzwecke erwünschte Mangel an Sprödigkeit.
Wie bereits erwähnt, zeichnet sich das neue Produkt besonders durch die Neigung
aus, große Kristalle zu bilden. Dies hat den Vorteil, daß fast sämtliche käuflichen
Korngrößen aus homogenen Einzelkristallen hergestellt werden können. Schließlich
zeigt das neue Produkt eine bemerkenswerte Stabilität, was besonders nach dem Einbinden
der Schleifkörner in eine keramische Grundmasse, wie sie z. B. bei der Herstellung
von Schleifsteinen benutzt wird, von Vorteil ist.
-
Das Schleifmittel gemäß der Erfindung zeigt seine größte Überlegenheit
in Fällen; wo die Schleifscheibe und das darin gebundene Schleifkorn mißbräuchlich
verwendet oder äußerst beansprucht wird. Das rasche Abschleifen von Gußstücken,
bei welchem die Schleifscheibe plötzlich gegen die vorstehenden Zacken und Grate
geführt wird, und zwar unter Bedingungen, wo auf die Schleifscheibe ein starker
Druck ausgeübt wird und wo die Oberfläche des Gußstücks durch eingebetteten Sand
gehärtet ist, wird mit ausgezeichneten Wirkungsgraden und hohen Produktionszahlen
ausgeführt. Mit Vorteil wurden hierbei auch organisch gebundene Scheiben verwendet.
Günstige Ergebnisse wurden auch bei .Innenschliff erzielt, wo die Schleifscheibe
geradlinig geführt wird, um mit der vollen zylindrischen Fläche zu schneiden. Bei
dieser Schleifarbeit muß die Scheibe ihre Fläche mit einem hohen Grad von Genauigkeit
halten. Die Dichteeigenschaften des Schleifmittels machen es für diesen Zweck ungewöhnlich
gut geeignet.