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Verfahren. zur Herstellung gereinigter Schmelzmagnesia Die-Erfindung
betrifft' ein kontinuierliches @VerfahTen zur Herstellung gereinigter Schmelzmagnesia
durch elektrische Schmelzung. -Es. ist bekannt, im elektrigchen Ofen Magnesia zu
skhmelzen. Die Verunreinigungen der Schmelzmagnesia, ..insbesondere mit Kieselsäure,
-die, aus dem Rohgut stammt, machen jedoch die Schmelzmagrnesia für- die Herstellung
feuerfester Steine- in jenen Fällen, ungeeignet; in welchen hohe Feuerfestigkeit.
und .- Widerstandsfähigkeit : gegen Schlackenangriff besonders erwünscht sind: Um
diesein. Nachteil-- zu begegnen, ist in der schweizerischen Patentschrift 241644
vorgeschlagen worden, von verhältnismäßig reiner.Magnesia auszugehen., als welche
vor allem besonders. aus Seewasser gewonnene und gereinigte Magnesia -in Betracht
gezogen wurde, die weniger als o, r2o/o S i0; und weniger als o,oq.o/o Ca0 enthält.
Wenn nach den Angaben :der Patentschrift auch vorn reiner Sintermagnesia ausgegangen
werden kann, so ist jedenfalls' eine Magnesia von besonders geringem Gehalt an .Kieselsäure
und anderen Verunxeinigüngeii .zu verwenden. Zur .Gewinnung der Schmelzmagnesia
wird bei dem bekannten Verfahren die an Verunreinigungen arme oder freie Magnesia
-chargenweise. in Form eines Blockes bei mindestens 28oo° geschmolzen, wobei im
Kern der Charge-Periklas auskristallisiert, der von der in den .'.Außenzonen . vorhandenen
nur gesinterten Magnesia .getrennt wird.
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-Die-Erfindung zielt darauf ab, aus Magnesia mit dem ,üblichen Gehalt
an Verunreinigungen, insbesondere
aüs.:Sinitermagnesitä der-aus.:Mägnes-iten@
österreichischen Ursprungs. gebrannt wurde, in wirtschaftlicher Weise Schn.elzmagnesia
zu gewinnen, -die durch Entfernung der Verunreinigungen, wie Kieselsäure und Kalk,
weitgehend gereinigt ist. Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, von SiritermagriWt
`ausgehend diesen im Zuge der, Schmelzurig -zu:'reinigen, wobei die Schmelzung kontinuierlich
durchgeführt wird. '." Um das Ziel der Reinigung der Magnesia,.-,-,Insbesondere
:durch Entfernung des größten Teiles..der Kieselsäure, die im Ausgangsprodukt in,
Form vöa Einschlüssen oder in Form leicht schmelzender Silicate vorhanden ist, im
Zuge der Schmelzung-zu . erreichen, wird gemäß der Erfindung dein Schmelz -' prozeß
ein Satz unterworfen, welcher Kalk -und Kieselsäure ungefähr im Verhältnis der-Zusammensetzurig
von Dicaleiumsilicaf (2 Cä0.#=;aSi:02) enthält, wobei man, dem Gut vor oder wähirend
der Schmelzung je nach dem vorhandenen Kalk- und Kieselsäuregehalrt bemessene Zusätze
von Kalk öder kalkhaltiger Magnesia oder_Dolomit bzw. von Kiesel, - -säure oder
Silicaten zusetzt, um - das 1- Verhäftris' von. CaO zu Si02 auf die ungefähre Zusammen-
-setzung von Dicalciumsilicat einzustellen. Unter . -diesen-Bedingungen: =-- bildet
-: sich --während-Aider# Schmelzung Dicalciumsilicat, das in die Außenzone, der
Schmelze wand1erf ` urid = zur Aüsljil1düngg' _eirier Zwischenschicht-zwischen.
.der--:Schmelze. und. der: Kruste aus üngeselimölzener Sintermagnesia führt,; die
beim Abkühlen zerfällt, so daß die gescÜrüolzene 3vlagnesia -(Periklas) leicht-von
der- nur-gesintertenäußeren Kruste getrennt werden kann, Der Satz .mit dem.-,a ngegebenen-
Verhältnis von ,Kalk : und-. Kieselsäure wird `erfindungsgemäß koritiüiierl@ich
durch die Schmelzzone eines elektriscleiF Ofens -durchgeführt. Vorzugsweise wird
für diesen-Zweck ein Elektroofen verwendet, bei welchem die -Elektroden in einen
gchmelzli'erd; der mit dem-Aus= gangsgut laufend! beschickt wird; eingesetzt. sind,
während sich der Ofenkörper um: eine waagerechte. Achse dreht und dadurch .der.
Schmelzpunkt kor; f tinuerlich durch eine Abkühlungszone zur Aus-" trägungsstelle@=-
führt: Arbeitsweise und Ofenkonstruktion entsprechen im Prinzip jenen, die von H
o r r y für die Herstellung von Caeiumkarbid angegeben wurde (deutsche Patentschrift
98 974). .
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Zur 'Durchführung - des ' Verfahrens gemäß der -Erfindurig wird das
Ausgäri-gsgut; '(Röhmagniesit ' oder vorzugsweise -Simtermagnesia) nach -vorhergehender
-Beifügurig-, der---betechneteii Mengen- vori-Kalk oder kalkhaltigen Verbindungen
oder -Kieselsätire bzw. Silicaten-, -zweckmäßig in einer Körnung -von o-'-.bis 15
mm öder besser -noch von S bis 15 mm,-in den elektrischen-Schrrielzöfen,.
z: B. einen Lichtbogenofen:, eingebracht und in, diesem bei den erforderlichen hohen
Temperaturen- geschmolzen, wobei s_ ich der innere Kern von geschmolzener Magnesia;
dieZWischensehicht ausDcalciumsilicat.und eine äußere Kruste aus hochgesinterter
Magnesia ausbilden. Körnungen ohne Feinanteil (o bis 3 mm) lassen sich besser schmelzen;
wirtschaftlich wird der durch.das.`Absiebeii dies Feinanteiles--verursachte ..Arbeltsaufrvanc,
durch 'Ve-rxniüderurig: .des --Strömverbrauchen je Tonne Schmeltzmagnesia aufgewogen.
Durch das langsame Abkühlen des Schmelz-;bloekes :im .Zuge, der Ofendrehung wird
die an sich bestehende Neigung 'des- Dicalciumsilicates zum Zerrieseln begünstigt,
wodurch eine leichte Tren-'nuüg der- gut durchgeschmolzenen und von den Verunrennigungen
im wesentlichen befreiten Magnesia = vom.@.der anhaftenden, nur gesinterten Kruste
ermög= -lichte *vird. Da die im geschmolzenen Gut noch @.verblAbenden geringen Mengen
Kieselsäure in Dic@lciumsilicat übergeführt sind, wird bei dieser - Arbeitsweise
nicht nur die Höhe der silicatischen Verunreinigungen oder des Kalkes im geschmolzenen
Prödät-Jiedeuternd gesenkt, sondern auch das Auftreten von leicht schmelzenden Verbindungen
.=vöm Monticell.ittypus vermieden.
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" Das -Verfahren gemäß der Erfindung ist allgemein,' anwendbar. Der
Eisengehalt der als Aus-,, gangsgut verwendeten Magnesia spielt keine wesentliehe
Rolle, indem. sich nach dem Verfahren gemäß -der Erfindung ebensowohl eisenarme
als auch eisenreiche Mägnesia@verarbeiten läßt. Das Ausgangsmaterial kann einen
beliebigen Kieselsäuregehalt aufweisen; da das Verhältnis von, Kieselsäure zu -Kalk
in-detns#zu'schmelzenden Sutz im'Sirine-der' Erfindung, -wenn. erforderlich,
durch Zuschläge eingestellt wird'."= . . -Die in, dieser -Weise: geschmolzene und
gerdinigte Magnesla..kann zum Aufbau von Magnesiamassen verwendet werden, wobei
die weitere Verarbeitung ' -in- an- sich---bekannter-Weise °durch`Brecheri-üzw.-Mählen
auf .die gewünschten Korngrößen, Ein-, stellung _ des :Satzes; fund,_ Verformung
@zu :Steinen, mit oder ,oÜne"Züsatz vön orgarnischen oder anörgämischem Bindemitteln
oder sonstigen Zuschlägen, wie Chromerz usw., durchgeführt werden kann.,Die S_ teine
können.gebrannt,- oder umgebrannt verwendet-- werden, Der= Satz aus geschmolzener
.und in .der anigegebenern Weise gereinigter Magnesia kann auch zur Herstellung
von Stampfmas-sen, feuerfesten Mörteln,-Kittenu. @dgl. dienen.
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- -'Eine für. die Ausführung, dieses Verfahrens geeigriete Apparatür-ist
ri-.' ' Fig. i -der Zeichnung im Querschnitt 'und in Fig. 2 im Längsschnitt dargestellt.
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Der Aufbau der dargestellten Apparatur entspricht im =weseit@tliclien-'einem
Hörryöfen: -An den Enderz einer Hohlgchse r siizd kreisförmige Seiten-* wände 2,aus
Blechkönsfrtiktion befestigt; deren abgeflachte Außenränder äüf Laufrollen 3 aufliegen.
.An- den Innenflächen der: Seitenwände sind-iri Form -von@ regelmäßigen koiigrüenfen
Vielecken Winkeleisen ¢-arigebracht,-welche zur Befestiguüg von einzeln abnehmbaren,'
- 'den 'Unteren' Teil- des Ofens trommeflar-tig verschließenden Blechplatten 5 dienen.
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Durch einem an dein- -L aufrollen 3 äder an- :der Achse " i angreifenden,
nicht dargestellten Antrieb wird der Drehofen 'im SiiLrie des Pfeiles 6 in lang=
saure Umdrehung -versetzt. 'Auf -der .eirien'-Seit-e der Trommel; die Beschickuhg;
z. B,. mit' Hilfe eines FüllrohTA' erfolgt, - ragen die Elektröieri-7 -- in -den,-Ofenrätim.
hinein:='"Die- -bei der
Drehung des Ofens rechts in Fig. i nach
oben. gelangenden Blechplatten 5 werden abmontiert und links von den Elektroden
wieder montiert. Die Temperatur in der Schmelzzone des Ofens entspricht etwa der
Lichtbogentemperatur (etwa 2800,').
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Im Betrieb bildet sich an den Außenrändern des Ofenraumes sowie an
der Hohbwel'le i eine isolierende Kornschicht 8 aus, welche die Magnesiaschmelzmasse
9 umgibt. Der auf der Austrittsseite emporwachsende Block aus Schmelzmagnesia kamt
nach Entfernung der äußeren Ofenwandung z. B. durch Umlegen einer Kette mit Hilfe
einer Winde abgebrochen werden. Das Ausbringen von Schmelzmagnesia bester Qualität,
also vollkommen dicht geschmolzener und von Verunreinigungen weitge'hernd befreiter
Stücke, beträgt etwa- 60%. Die Krusten, die aus teilweise geschmolzenen und auch
nur teilweise stark gesinterten Stücken bestehen, können wieder als Aufgabegut verwendet
werden. Die Hauptmengen der Verunreinigungen finden sich in der zerrieselnden Zwischenschicht;
die als feines Pulver leicht von,den stückigen Krusten getrennt werden können und
so laufend dem Einsatzgut entzogen werden.
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Ausführungsbeispiel i 2oo t Sintermagnesia mit der durchschnittlichen
Zusammensetzung Si02 3,50%, Fe2O3 4,02%, A1203 i,02 0/0, CaO 3,35'/0, MgO 87,77%,
Glühverlust 0,34% wurden mit gebranntem Doliomit versetzt. Der Dolomit enthielt
C40 58,80/0, MgO 4.I,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 an in
der Sintermagnesia vorhandener Kie selsüure mit dem Faktor 1,87 multipliziert und
von der erhaltenen Zahl die Menge des bereits vorhandenen Kalkes abgezogen. Die
nunmehr gewonnene Zahl stellt -die erforderliche Menge an Ca0 in Teilen auf ioo
Teile Sintermagnesia dar. Die weitere Umrechnung auf gebrannten Dolomit und Hundertteile
erfolgt dann wie allgemein bekannt. Die Bierechnung ergibt im vorliegenden Fall:
3,50 X 1,87 = 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 Ca0 oder von 5,44.
Teilen gebrannter Dolomit erforderlich. Auf 200 t Sintermagnesia wurden dementsprechend
1o,88 t gebrannter Dolomit zugesetzt. Der Gesamtsatz enthält demnach 5,16°/o Dolomit,
so daß der Satz aus 94.,84.% Sintermagnesia und 5,16% gebranntem Dolomit besteht.
Seine errechnete Zusammensetzung ist folgende: Si 02 3,3I 0/0, Fez 03 3,80%, Al203
0,96%, C40 6,17o/0, M90 85,4.40/0, Glühverlust o,320/0.
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Der am Austrittsende des Ofens emporwachsende erstarrte Block aus
Schmelzmagnesia wurde von der aus Sintermagnesia bestehenden äußeren Kruste befreit
und abgebrochen. Da das in der Zone zwischen dem Schmelzprodukt und der Kruste angereich-erte.
Dicalciumsilicat beim Abkühlen zerrieselt ist, ließ sich die Trennung des Schmelzproduktes
von der Kruste leicht mechaniseh be-
werkstelligen.
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Die aus Sintermagnesia der angegebenen Zusammensetzung hergestellte
Schmelzmagnesia hatte folgende durchschnittliche Zusammensetzung : Si O., i,70 %,
Fe 0 2,6o %, A120, o,69 %, CaO :2,791/0, MgO 92,221/o, Glühverlust o,oo %. Es war
also eine weitgehende Reinigung erreicht, die bei der im Satz vorhandenen Kieselsäure
48,6% und beim Kalk 54,7% betrug. Auf die Ausgangsmagnesia berechnet, bestand der
Reinigungseffekt in der Entfernung von 51,4o/0 -der Kieselsäure und 16,7% des Kalkes.
Trotz eines erheblichen Zusatzes von Kalk zum Satz war somit die gewonnene Schmelzmagnesia
reiner als das Ausgangsprodukt.
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. Ausführungsbeispiel 2 200 t Sintermagnesia mit einer durchschnittlichen
Zusammensetzung von Si02 2,64%, Fe203 4,82%, A1203 i,oo%, C40 3,59%, M90 87,620/0,
Glühverlust 0,33'/0 wurden mit gebranntem Kalk versetzt. Der Kalk enthält 97% Ca0;
der Rest auf iooo/o verteilt sich auf Kieselsäure, Sesquioxyde und Hydratwasser.
Zur Ermittlung .der erforderlichen zusätzlichen Menge an Calciumoxyd wird, wie im
Ausführungsbeispiel i, der Gehalt der in der Sintermagnesia vorhandenen Kieselsäure
mit dem Faktor 1,87 multipliziert und von der erhaltenen Zahl die Menge des bereits
vorhandenen Caiciumoxyds abgezogen. Die nunmehr gewonnene Zahl stellt die erforderliche
Menge von Ca 0 in Teilen auf ioo Teile Sintermagnesia dar. Die weitere Umrechnung
auf gebrannten Kalk und Prozente erfolgt dann wie allgemein bekannt. Im vorliegenden
Fall ergibt die Berechnung: 2,64 X 1,87 = 4,93 Teile. Hiervon sind die in der Sintermagnesia
bereits vorhandenen 3,59 Teile Calciunloxyd abzuziehen. Es ist demnach zur Einstellung
des richtigen Verhältnisses von Kali: zu Kieselsäure ein Zusatz von 434 Teilen Ca0
oder 1,38 Teilen gebrannter Kalk notwendig. Auf Zoo t Sintermagnesia werden dementsprechend
2,76 t gebrannter Kalk zugesetzt. Der Gesamtsatz enthält demnach 1,360/0 gebrannten
Kalk, so -daß der Satz aus 98,64% Sintermagnesia, 1,360/0 gebranntem Kalk besteht.
Seine errechnete Zusammensetzung ist folgende: Si02 2,60%, Fe203 4.,76%, :=112O3
0,98%, CaO 4.,870/0, Mg0 86,4.7%, Glühverlust 0,32'10.
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Nach dem Schmelzen wurde wie nach Ausführungsbeispiel i verfahren.
Die aus der Sintermagnesia mit der angegebenen Zusammensetzung hergestellte Schmelzmagnesia
hatte folgende durchschnittliche Zusammensetzung: Si 02 i,oo °/o, Fe. 03 3,24.%,
A12 03 i,o8%, Ca 0 2,o7 0/0, M9 0 92,61%, Glühverlust o,oo o/o. Es war also eine
weitgehende Reinigung erreicht, die bei der im Satz vorhandenen Kieselsäure 61,6%
und beim Kalk 57,601o
betrug. Auf die Ausgangsmagnesia berechnet,
bestand der Reinigungseffekt in der Entfernung von 62;1 fl/D der Kieselsäure und
von 42a4 0/a des Kalkes. Ausführungsbeispiel 3 2o t Sinter mit der Zusammensetzung
Si02 1,-33'/0, Fee 03 6,:261/o, A12 03 o,8o %, CaO 3;07'/0, M90 88,46%, Glühverlust
o;o8% erbrachten 12,6t reine geschmolzene Magnesia (Ausbringen =63,00/0) mit folgender
Zusammensetzung: Si 02 0,790/0, Feg 03 5,4011/o, A12 03 o,68 %, CaO 1,84%, MgO 9.i,29
%, Glühverlust o,oo %. Der Rein.igungseffekt bestand also, bezogen auf den ursprünglichen
Satz, in, der Entfernung von 40,6% der Kieselsäure und von 4o,i °/o des Kalkes.