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Verfahren zum Binden zwecks Sinterung von feinkörnigen oder staubförmigen
mineralischen Stoffen Die vorliegende Erfindung betrifft ein -Verfahren zum Binden
zwecks. Sinterung von feinkörnigen oder staubförmigen mineralischen Stoffen künstlicher
oder natürlicher Herkunft mit an sich hoher Sinterungstemperatur, insbesondere von
rohem oder vorgetrocknetem Magnesit; Dolomit, Kalkstein o. dgl.
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Das gewöhnliche Brennen, insbesondere aber das Sintern dieser Stoffe,
welches vor allem _ zwecks Herstellung feuerfester Erzeugnisse erfolgt, bereitet
einerseits wegen der feinkörnigen Beschaffenheit der Stoffe, anderseits wegen der
hohen Brenn- und Sinterungstemperatur der Ausgangsstoffe große Schwierigkeiten.
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Man versucht beim Brennen von Magnesitsand, derselben durch Verstücken
(Brikettieren) mit Hilfe von Chlormagnesiazement Herr zu werden. Dieses Verfahren
verspricht zwar einigen Erfolg beim Brennen, ist aber für die hohen Sinterungstemperaturen
nicht anwendbär, da diese wesentlich oberhalb der Zersetzungstemperatur von Chlormagnesiazement
liegen. Die Verwendung der bisher benutzten üblichen Sinterungsmittel, wie z. B.
Eisenoxyd in fester Form oder in Lösung, genügt nicht, da durch diese Mittel eine
Verfestigung des Sand- oder staubförmigen Gutes zu stückigem Gut, welches bis zur
beginnenden Sinterung anhält, nicht erreicht werden kann. Auch die Verwendung lediglich
von Wasser oder Kalkmilch führt nicht zum Ziele.
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Es wurde nun gefunden, daß sich ein Binden zwecks Sinterung der genannten
Stoffe leicht durchführen läßt, wenn man ihnen einen Stoff zusetzt, welcher ein
Verformen derselben bei gewöhnlicher Temperatur zu festen Formlingen oder stückigem
Gut ermöglicht, wobei die Formlinge ihre Festigkeit auch noch bis zum Eintreten
der für den betreffenden Fall' benötigten Sinterungstemperatur behalten müssen,
wobei jedoch durch das Sinterungsmittel dem zu sinternden Stoff keine Bestandteile,
wie Kieselsäure, Ton u. dgl., zugeführt werden sollen, welche die Eigenschaften
des Sinterungserzeugnisses zwecks weiterer Verarbeitung auf hochfeuerfeste Massen
beeinträchtigen können. Der idealste Zusatzstoff wäre unter Umständen ein solcher,
welcher nach Erreichung der Sinterungstemperatur durch den Sinterungsprozeß selbst
zerstört werden würde.
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Als ein solch-er Zusatz hat sich nun in erster Linie Kalkstickstoff
(Calciumcyanamid) erwiesen, sei es in seiner Form als sog. schwarzer (Carbid-) Kalkstickstoff,
hergestellt aus Carbid oder Carbidbildungsgemischen mittels elementaren Stickstoffs
bei Temperaturen von rooo° und darüber, oder
als weißer Kalkstickstoff,
hergestellt z. B. aus rohem oder gebranntem Kalkstein mittels Ammoniaks oder Cyanwasserstoffs
mit oder ohne Hilfe sonstiger kohlenstoffhaltiger Gase. bei Temperatur von Dünkelrotglut.
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Für den beabsichtigten Zweck kann auch das mittels der letztgenannten
Verfahrensgruppe in analoger Weise hergestellte Cyanamid des Magnesiums öder der
anderen Erdalkalien oder die Cyanate des Calciums und Magnesiums an Stelle des Calciümcyanamids
angewandt werden. Unter Umständen weniger geeignet hierfür sind mit Rücksicht auf
die bei höheren Temperaturen vor sich gehende Cyanidbildung und die mit deren Gegenwart
verbundene Vergiftungsgefahr die Cyanate der Alkalien und übrigen Erdalkalien bzw.
die Cyanamide der Alkalien.
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Wird als Hilfsstoff ein Cyanat, insbesondere das Cyanat des Calciums
oder Magnesiums benutzt, so wandelt sich dasselbe während des Brennvorganges in
das betreffende Cyanamid um, und im übrigen verläuft der Vorgang wie oben beschrieben.
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Das zu sinternde feine Ausgangsgut, z. B. roher, ganz oder teilweise
vorg-ebrannter Magnesit, Dolomit, Kalk oder beim Brennen dieser Stoffe anfallender
Staub u. dgl., wird mit einigen Prozenten, z. B. ungefähr o,2%, Kalkstickstoff zweckmäßig
unter geringer, gleichmäßiger Anfeuchtung, z. B. mittels wenig Wässer, Wasserdampf
oder feuchter Luft, gut vermischt und die Masse vorteilhaft unter Anwendung höherer
Drucke verformt.
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Die Formlinge läßt man zweckmäßig kurze Zeit zwecks weiterer Verfestigung
an freier Luft oder in geschlossenen Räumen liegen. Sie haben nach dem Trocknen
eine außerordentlich hohe mechanische Festigkeit und können daher, ohne zu zerfallen,
dem Ofen, in dem der Sinterungsprozeß durchgeführt werden soll, z: B. Drehrohrofen
oder Schächtofen, mechanisch zugeführt werden. Schon während des Verfestigungsvorganges,
noch mehr aber während der Anheizperiode im Ofen entweicht aus den Formlingen Ammoniak,
der vorteilhaft aufgefangen und in bekannter Weise, sei es als Salz öder Ammoniakwasser
oder Ammoniakgas, Nviedergewonnen werden kann, um nicht verlorenzugehen.
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Die Formlinge behalten während des Brennvorganges praktisch ihre ursprüngliche
Festigkeit. Das unter Umständen zum Teil sublimierte Cyanamid wird als Staub wieder
aufgefangen und kann wiederverwendet werden. Da also das Cyanamid sich bei den eigentlichen
Sinterungstemperaturen verflüchtigt bzw. zersetzt, wird auf diese Weise ein Sinter
erhalten, welcher vollkommen frei von schädlichen, artfremden Bestandteilen ist.
Die etwa im Kalkstickstoff vorhandenen geringen Zusätze, welche zwecks Beschleunigung
der Azotierreaktion bei dessen Herstellung hinzugefügt würden, wie insbesondere
Calciumfluorid, Alkalisalze; wirken sich bei der Verwendung des Kalkstickstoffs
im obigen Sinne gleichfalls sehr vorteilhaft aus, da sie den Sinterungspunkt des
Gemisches etwas herabsetzen und im Verlauf der Sinterung sublimieren bzw. sich zersetzen.
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Zwecks Erleichterung der Sinter ung kann man die bei der Herstellung
von Kalkstickstoff nach dem einen oder anderen Verfahren üblichen Zusätze, sofern
dieselben im Zusatzstoff nicht oder nicht in genügender Menge vorhanden sind, dem
Ausgangsstoff noch besonders hinzufügen, z. B. Salze der Alkalien oder Erdalkalien
oder deren Gemische; Metalloxyde u. dgl.
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Wird ein eisenreicher Sinter verlangt und weist der- Ausgangsstoff,
z. B. Magnesit, von Natur aus nicht die nötige Eisenmenge auf, so kann man in bekannter
Weise dem Ausgangsgemisch Eisenoxyd in beliebiger Form als feste Substanz oder in
Form von Salzlösung zusetzen. Um die Festigkeit der Formlinge zu erhöhen, empfiehlt
es sich, den Kalkstickstoff und die Magnesia zu mischen und unter Druck zu sog.
Kosaken zu verformen.
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Bisweilen ist auch vorteilhaft, die Formlinge im Gemisch mit stückigean
Gestein (ungebranntem oder ganz oder teilweise vor gebranntem stüekigem Magnesit,
Dolomit, Kalk o. dgl.) dem Brennofen zuzuführen und hier gemeinsam der Sinterung
zu unterwerfen.
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Die genannten Zusatzstoffe können auch beim Granulieren und Verbrennen
auf dem Lepolrost oder mittels einer ähnlichen Vorrichtung angewandt werden.
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Das gesinterte Gut wird in bekannter Weise zerkleinert und kann entweder
direkt als Stahlwerksinter (Stämpfmasse zwecks Ausmauerung von metallurgischen Öfen)
angewandt oder zur Herstellung von hochfeuerfesten Steinen benützt werden.
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Die geringe aus dem Kalkstickstoff stammende Kalkmenge; welche im
Sinter zurückbleibt, beeinträchtigt dessen Eigenschaften in keiner Weise. Wird im
übrigen die Cyanverbindung mit der gleichen Base wie das Rohgut angewandt, z. B.
beim Sintern von Kalk Kalkstickstoff, beim Sintern von Magnesit Magnesiumcyanamid
oder Cyanat, so kommen überhaupt keine Fremdbestandteile in das Sintergut hinein.
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Man kann zu diesem Zwecke auch in der Weise verfahren, daß man zunächst
nach bekannten Verfahren aus einem beliebigen Cyanamid, insbesondere dem im Handel
befindlichen Carbidstickstoff, eine Lösung von freiem Cyanamid herstellt, indem
man z. B.
Kalkstickstoff in Wasser aufschlämmt, das in Lösung gegangene
Calciumcyanamid durch Einleiten von Kohlensäure in ausfallendes Calciumcarbonat
und in Lösung verbleibendes freies Cyanamid scheidet, die Lösung vom schlammigen
Rückstand abtrennt und das zu sinternde Gut mit derselben vermischt und im übrigen,
wie oben bereits beschrieben, weiterverarbeitet.
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Für den Fall, daß die lediglich mit dem Calciumcyanamid hinzutretende
Kalkmenge nicht stört, genügt eine Aufbereitung des rohen Cyanamidsalzes, z. B.
des Kalkstickstoffs, lediglich bis zur Gewinnung, der Cyanamidsalzlösung, mit Hilfe
deren sodann die zu sinternden Stoffe, wie oben beschrieben, behandelt werden.