DE855220C - Verfahren zum Herstellen gereinigter Magnesia fuer feuerfeste Erzeugnisse - Google Patents

Verfahren zum Herstellen gereinigter Magnesia fuer feuerfeste Erzeugnisse

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DE855220C
DE855220C DED2557D DED0002557D DE855220C DE 855220 C DE855220 C DE 855220C DE D2557 D DED2557 D DE D2557D DE D0002557 D DED0002557 D DE D0002557D DE 855220 C DE855220 C DE 855220C
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magnesia
dicalcium silicate
melted
crust
lime
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DED2557D
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English (en)
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Josef Dipl-Ing Berlek
Paul Dipl-Ing Lanser
Norbert Dr-Ing Skalla
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MAGNESIT AG DEUTSCHE
Original Assignee
MAGNESIT AG DEUTSCHE
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F5/00Compounds of magnesium
    • C01F5/02Magnesia

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
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  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Description

  • Verfahren zum Herstellen gereinigter Magnesia für feuerfeste Erzeugnisse Für die basische Zustellung von Öfen haben sich die temperaturwechselbeständigen Magnesiasteine, insbesondere die nach dem Verfahren der österreichischen Patentschrift 158 2o8 hergestellten Steine, sehr bewährt. Doch sind dem Arbeitsbereich der bekannten Magnesiasteine gewisse Grenzen gesetzt, die mit der Feuerfestigkeit der zu ihrer Herstellung verwendeten Rohstoffe zusammenhängen. Bei sehr hohen Betriebstemperaturen erweichen die Steine teils infolge ungenügender Feuerfestigkeit, teils infolge ,der Aufnahme von Schlacke und verlieren ihr besonderes Gefüge, das die Voraussetzung für die Haltbarkeit-der Steine bildet. Es ist daher verständlich, daB für Ofen, die bei sehr hohen Temperaturen betrieben werden, z. B. für Siemens-Martin-Ofen, an die Beschaffenheit der zur Herstellung der Steine verwendeten Magnesia ganz besonders strenge Anforderungen gestellt werden müssen. Die für die Herstellung von Steinen für solche Zwecke verwendete Magnesia muß besonders feuerfest sein. Die Körnungen sollen überdies nur eine geringe Porosität aufweisen, damit .eie von den Ofenschlacken möglichst wenig angegriffen werden.
  • Die in üblicher Weise in Sehacht- oder Drehöfen bis zur Sinterung gebrannte Magnesia entspricht nicht regelmäßig diesen besonders hohen Anforderungen. Sie enthält infolge der schon im Rohmagnesit enthaltenden Verunreinigungen oder der Einwirkung der Kohlenasche beim Brennen niedrigschmelzende Verbindungen; ferner sind die aus Sinterm,agnesia hergestellten Körnungen sehr porös und werden daher durch die Schlacke bei hohen Temperaturen leicht angegriffen. Es mußte .daher ein Weg gesucht werden, um diese Nachteile zu beseitigen.
  • Durch Schmelzen der Magnesia, z. B. im Lichtbogen- oder Widerstandsofen, ,gewinnt man ein Produkt, welches dichte Magnesiakörnungen liefert; die Verwendung von geschmolzener Magnesia ist denn auch zur Herstellung von feuerfesten Erzeugnissen schon wiederholt vorgeschlagen worden. Doch hat sich .gezeigt, daß beim Ausgehen von Magnesiten, die .Kieselsäure oder leicht schmelzende Silicate enthalten, .die Feuerfestigkeit der geschmolzenen Magnesia im Vergleich mit Sintermagnesia nicht sehr erheblich verbessert .ist, weil die Verbindungen mit niedrigem Schmelzpunkt auch im geschmolzenen Stock trotz der hohen Erzeugungstemperatur erhalten bleiben.
  • Das vorliegende Verfahren setzt sich zum Ziel, für die Herstellung von feuerfesten Erzeugnissen gereinigte @geschmolzene Magnesia zu gewinnen, die von den schädlichen silicatischen Verunreinigungen, wie insbesondere niedrigschmelzenden Kieselsäureverbindungen, möglichst weitgehend befreit ist. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein Satz aus Magnesia, der Kalk und Kieselsäure ungefähr im Verhältnis der Zusammensetzung von -Dicalciumsilicat (2 Ca O - Si O,) enthält, unter Isolierung durch körnige Sintermagnesia geschmolzen wird, wobei das gebildete Dicalciumsilicat vornehmlich in die Außenzone des Schmelzblocks wandert und eine beim Abkühlen zerfallende Zwischenschichte zwischen Schmelzblock und der Kruste aus ungeschmolzener Sintermagnesia bildet und daß die Kruste und das zerfallende Dicalciumsilicat entfernt werden. Enthält das ,Ausgangsgut nicht von vornherein solche Mengen an Calciumoxyd ,im Verhältnis :zur ,Kieselsäure, als der Zusammensetzung des Dicalciumsilicats entspricht, so wird im Sinne der Erfindung dem zu schmelzenden Ausgangsgut je nach der Art und der Menge der Verunreinigungen an Kieselsäure bzw. Silicaten so viel 'Kalk, z. B. .in Form von gebranntem Kalk oder Dolomit, zugeführt, daß das Verhältnis von Ca O zu Si02 ungefähr der Zusammensetzung des Dicalciumsilicats (2 Ca 0 - Si 02) entspricht.
  • Die in dieser Weise geschmolzene und gereinigte Magnesia kann zum Aufbau von Magnesiamassen verwendet werden, wobei die weitere Verarbeitung in an sich bekannter Weise durch Brechen bzw. Mahlen auf die gewünschten Korngrößen, Einstelllang des Satzes und Verformung zu Steinen, mit oder ohne Zusatz von organischen oder anorganischen Bindemitteln oder sonstigen Zuschlägen, wie Tonerde usw., durchgeführt werden kann. Die Steine können gebrannt oder ungebrannt verwendet werden. Der Satz aus geschmolzener und in der angegebenen Weise gereinigter Magnesia kann auch zur Herstellung von Stampfmassen, feuerfesten Mörteln, Kitten u. dgl. dienen. Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird das Ausgangsgut (Rohmagnesit oder vorzugsweise Magnesia), zweckmäßig in einer Körnung von o bis 15 mm, in den Schmelzofen, und zwar nach vorhergehender Beifügung der berechneten Mengen von Kalk oder kalkhaltigen Verbindungen, wenn das Verhältnis von Kalk zu'Kieselsäure im Ausgangsgut im Sinne der Erfindung eingestellt werden muß, eingebracht. Wird das zu schmelzende Gut in körniger Form und in solcher Menge in den Schmelzofen aufgegeben, daß der sich bildende Schmelzblock durch das überschüssige, nicht zum Schmelzen kommende Aufgabegut nach außen genügend isoliert ist, so bildet sich um den Block von geschmolzener Magnesia eine krustige Außenzone, in der sich das gebildete Dicalciumsilicat anreichert, während im Inneren des Schmelzblocks nur ein geringer Rest an Kieselsäureverbindungen verbleibt, der die Feuerfestigkeit der geschmolzenen Magnesia nicht beeinträchtigt. Durch das .langsame Abkühlen des Schmelzblocks wird die an sich bestehende Neigung des Dicalciumsilicats zum Zerrieseln begünstigt, wobei das Dicalc.iumsilicat zu Mehl zerfällt. Hierdurch wird eine Trennung der gut durchgeschmolzenen, gereinigten Magnesia von der anhaftenden, nur gesinterten Kruste ohne wesentlichen Arbeitsaufwand ermöglicht. Da die im Block noch verbleibenden geringen Mengen Kieselsäure in Dicalciumsilicat übergeführt sind, wird bei dieser Arbeitsweise .nicht nur die Höhe der silicatischen Verunreinigungen im geschmolzenen Produkt bedeutend abgesenkt, sondern auch das Auftreten von leicht schmelzenden Verbindungen vom Monticellittypus vermieden.
  • In der Zeichnung (Abb. i und 2) sind die Verhältnisse nach dem Schmelzen der Magnesia verarnschaulicht. Innerhalb des Ofens i, der durch die Elektroden 2 auf die Schmelztemperatur der Magnesia erhitzt wird, bildet sich der Schmelzblock 3 aus geschmolzener Magnesia. Dieser ist allseitig von einer Schicht und Kruste 4 aus Sintermagnesia umgeben, welche während des Schmelzprozesses die Isolierung des Schmelzblocks und eine langsame Abkühlung des Ofenguts nach Beendigung des Schmelzprozesses bewirkt. In der Außenzone 5 des Schmelzblocks reichert sich das Dicalciumsilicat an, welches ibeim Abkühlen zerrieselt und zusammen mit der Kruste entfernt wird.
  • Das Verfahren .gemäß der Erfindung ist allgemein anwendbar. Der Eisengehalt der als Ausgangsgut verwendeten Magnesia spielt keine wesentliche Rolle, indem sich nach dem Verfahren gemäß der Erfindung ebensowohl eisenarme, silicatreiche als auch eisenreiche, kieselsäurehaltige Magnesia verarbeiten läßt.
  • Es ist bekannt, feuerfeste Steine, die im wesentlichen aus Dicalciumsilicat bestehen, auch mit einem Zuschlag von bedeutenden Mengen (bis etwa 6o °/o) Magnesia durch Sintern oder Schmelzen der Ausgangsstoffe, nämlich Dolomit oder kalkhaltigem Magne.sit einerseits und Kieselsäure oder Silicaten andererseits, herzustellen. Ferner hat man vorgeschlagen, bei der Herstellung von Magnesiasteinen gekörnte Magnesia durch im wesentlichen reines Dicalciumsilicat, das im Sinterungsprozeßgebildet wird, zubinden. Von diesem bekannten Verfahren, bei welchem das Dicalciumsil:icat den Hauptbestandteil oder das Bindemittel im fertigen Stein bildet, unterscheidet sich das Verfahren -gemäß der Erfindung schon der Aufgabenstellung nach, da ;gemäß der Erfindung die Bildung des Dicalciu.msilicats nur die Voraussetzung für die möglichst weitgehende Entfernung der Verunreinigungen des Magnesits bzw. der Magnesia in Form dieser Verbindung aus der geschmolzenen Magnesia bildet. Demgemäß wird im Gegensatz zu den bekannten Verfahren, welche durch Zuschlag von Stabilisatoren, wie Borsäure, Phosphorsäure usw., dem Zerrieseln des im Enderzeugnis verbleibenden Dicalciumsilicats entgegenwirken, erfindungsgemäß unter Bedingungen gearbeitet, die ein Zerrieseln dieser Verbindung begünstigen und das gebildete Dicalciumsilicat von der geschmolzenen Magnesia soweit als praktisch möglich abtrennt.
  • Schließlich unterscheidet sich das Verfahren gemäß der Erfindung von einem anderen bekannten Verfahren, nach welchem zum Zwecke der Verwertung von z. B. hei der Ferrochromherstellung abfallenden Schlacken durch Umsetzung von spinellbildenden Oxyden Mg O, Fe O usw. mit spinellbildenden Säurebestandteilen, wie Tonerde, Chromoxyd usw -., im Schmelzfluß die im Ausgangsgut vorhandene Kieselsäure durch Zusatz von Kalk zu calciumoxydreichen Silicaten, vornehmlich zu Dicalciumsilicat, gebunden und die Schmelzmasse im erkalteten Zustand einem Aufbereitungs- oder Auflösungsverfahren zur Entfernung -des Dicalciumsilicats unterworfen werden soll, sowohl hinsichtlich der Aufgabenstellung als .auch hinsichtlich der Ausgangsstoffe und der Problemlösung. Für das bekannte Verfahren ist nicht nur die Bildung von sehr erheblichen Mengen von Dicalciumsilicat von mindestens 20 %, sondern auch dessen gleichmäßige Verteilung in der Schmelzmasse Bedingung. Magnesia, welche den 'Ausgangsstoff des vorliegenden Verfahrens bildet, schmilzt bei weit höheren Temperaturen als etwa Ferrochromschlacken, die zudem noch schlakkenbildende Zusätze und Flußmittel enthalten. Überdies ist die Wärmeleitfähigkeit der körnigen Sintermagnesia eine weitaus geringere als ,die der flüssigen Schlacken. Infolgedessen wird bei dem Verfahren gemäß der Erfindung der durch,die umgebende Sintermagnesia isolierte Schmelzblock auf Temperaturen gebracht und gehalten, bei welchen das Dicalciumsilicat verflüchtigt wird und sich .in der Randzone ansammelt, wogegen bei den tieferen Temperaturen des bekannten Verfahrens das Dicalciumsilicat in der Schmelze verteilt bleibt und diese beim :At)kühlen als Masse zerfällt, aus welcher dann Spinelle allenfalls neben Periklas durch Aufbereitungsverfahren ausgesondert werden.
  • Ausführungsbeispiel 200 t Sintermagnesia mit der durchschnittlichen Zusammensetzung
    Ei 02 . . . . 3,500/0
    Fe, 03 . . . . 4,020/0
    Al, 03 . . . . 1,020/0
    Ca O . . . . 3,350/0
    Mg O . . . . 87,770/0
    Glühverlust . . . 0,34.0/0
    wurden mit gebranntem Dolomit versetzt. Der Dolomit enthielt
    Ca O . . . . . 58,8%
    MgO . . . . . 41,20/0
    Kieselsäure, Eisenoxyd und Aluminiumoxyd waren nur als Verunreinigungen ,in geringen Mengen enthalten. Die Berechnung der erforderlichen Dolomitmenge geschieht wie folgt: Das gewichtsmäßige Verhältnis von Kieselsäure zu Calciumoxyd im Dicalciumsilicat ist i : 1,87. Es wird daher der Gehalt der in der Sintermagnesia vorhandenen Kieselsäure mit dem Faktor 1,87 multipliziert und von der erhaltenen Zahl die Menge des bereits vorhandenen Kalks abgezogen. Die nunmehr gewonnene Zahl stellt die erforderliche Menge an Ca O in Teilen auf ioo Teile Sintermagnesia dar. Die weitere Umrechnung auf gebrannten Dolomit und Hundertteile erfolgt dann wie allgemein bekannt.
  • Die Berechnung ergibt im vorliegenden Fall: 3,50 X i#87 = 6,55 Teile. Hiervon sind die in der Sintermagnesia vorhandenen 3,35 Teile Calciumoxyd abzuziehen. Es ist demnach zur Einstellung des richtigen Verhältnisses von Kalk zu Kieselsäure der Zusatz von 3,2o Teilen Ca O oder 5,44 Teilen gebrannter Dolomit erforderlich. Auf Zoo t Sintermagnesia wurden dementsprechend 1o,88 t gebrannter Dolomit zugesetzt. Der Gesamtsatz enthält demnach 5,16% Dolomit, so daß der Satz aus 94,840/0 ;Sintermagnesia und 5,16% gebranntem Dolomit besteht. Seine errechnete Zusammensetzung ist folgende:
    Ei 02 . . . . 3,310/0
    Fe, 03 . . . . 3,800/0
    Al, 03 . . . . o,96 %
    Ca O . . . . 6j70/0
    Mg O . . . . 85,440/0
    Glühverlust . . . 0,320/0
    Nach dem Schmelzen der Magnesia im elektrischen Ofen und nach der Abkühlung wurde die aus S.intermagnesia bestehende äußere Kruste von der durchgeschmolzenen Magnesia abgetrennt. Da das in der Zone zwischen dem .Schmelzprodukt und der Kruste angereicherte Dicalciumsilicat beim Abkühlen zerrieselt ist, ließ .sich die Trennung des Schmelzprodukts von der Kruste leicht mechanisch bewerkstelligen.
  • Die aus Sintermagnesia der angegebenen .Zusammensetzung hergestellte Schmelzmagnesia hatte folgende durchschnittliche Zusammensetzung:
    S.i 02 . . . . 1,700/0
    Fe O . . . . 2,6o %
    Al, 03 . . . . o,69 %
    Ca o . . . . 2,790/0
    Mg 0 . . . . 92,22070
    Glühverlust . . 0,000/0
    Es war also eine weitgehende Reinigung erreicht, die bei der im Satz vorhandenen Kieselsäure 48,6 0/0 und beim Kalk 54,7 % betrug. Auf die Ausgangsmagnesia berechnet, .bestand der Reinigungseffekt in der Entfernung von 5I,40/0 der Kieselsäure und i6,7 % des Kalks. Trotz eines erheblichen Zusatzes von Kalk zum Satz war somit die gewonn,°n; Schmelzmagnesia reiner als das Ausgangsprodukt.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren ,zum Herstellen gereinigter Magnesia für feuerfeste Erzeugnisse, dadurch gekennzeichnet, daß ein Satz aus Magnesia, der Kalk und Kieselsäure ungefähr im Verhältnis der Zusammensetzung von Dicalciumsilicat enthält bzw. durch Zusatz von Kalk oder kalkhaltigen Verbindungen auf dieses Verhältnis eingestellt ist, unter Isolierung durch körnige Sintermagnesia geschmolzen wird, wobei das gab'ildete Dicalciumsilicat vornehmlich in die Außenzone des Schmelzblocks wandert und eine beim Abkühlen zerfallende Zwischenschicht zwischen Schmelzblock und der Kruste aus urigeschmolzener Sintermagnesia bildet, und daß nach Entfernung .der Kruste und des zerfallenen Dicalciumsil:icats die in dieser Weise :geschmolzene und gereinigte Magnesia zum Aufbau von Magnesiamassen verwendet wird.
DED2557D 1943-02-14 1943-02-14 Verfahren zum Herstellen gereinigter Magnesia fuer feuerfeste Erzeugnisse Expired DE855220C (de)

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