DE966470C - Verfahren zur Herstellung feuerfester Stoffe und Schleifmittel aus unreinen Rohstoffen, insbesondere Bauxiten - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 8. AUGUST 1957

p 40741IV c j'80 b D

Robert Tatincloux, Paris

ist als Erfinder genannt worden

Die Erfindung betrifft die Herstellung von feuerfesten Stoffen und Schleifmitteln und bezieht sich auf Verfahren, gemäß welchen feuerfeste Rohstoffe, insbesondere Bauxite, im elektrischen Ofen geschmolzen werden und die geschmolzene Masse dann im allgemeinen unmittelbar in Formen gegossen wird, die ein langsames und gleichmäßiges Abkühlen der Gußstücke gestatten. Diese Verfahren sind besonders geeignet zur Herstellung feuerfester Blöcke, die eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion bei hohen Temperaturen aufweisen, vor allem gegen Stoffe, wie z. B. Glas. Diese Widerstandsfähigkeit ist der Porenfreiheit, der hohen Dichte und der kristallinischen Struktur des Materials und selbstverständlich der hohen Feuerfestigkeit desselben zuzuschreiben. Die Herstellung eines solchen Materials, das gleichzeitig hochfeuerfest und praktisch porenfrei ist, ist bis jetzt im allgemeinen nur dadurch ermöglicht worden, daß man bei solchen Verfahren Rohstoffe verwendet hat, die

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so rein sind, daß sie durch einen einfachen Schmelzvorgang unmittelbar die feuerfeste Masse liefern. So hat man unter Anwendung dieser Verfahren zur Herstellung feuerfester Steine aus geschtnolzenem Aluminiumoxyd mit Erfolg Bauxite mit geringem Eisengehalt (weniger als 4% Fe₂O₃), die in bestimmten Lagerstätten vorhanden sind, verarbeitet. Die Zahl solcher Lagerstätten ist jedoch beschränkt.

Die Anmelderin hat versucht, feuerfeste Stoffe ebenfalls durch einen Schmelzvorgang aus unreinen Bauxiten herzustellen, und zwar vor allem aus solchen, die mehr als 4%, beispielsweise 6 oder 8 °/o Fe₂ O₃ enthalten, an denen es zahlreiche Lager-Stätten gibt.

An sich sind schon Verfahren zur Herstellung feuerfester Stoffe oder Schleifmittel aus unreinen Rohstoffen, insbesondere Bauxiten, bekanntgeworden, die darin bestehen, daß die Rohstoffe im elektrischen Ofen über einem von ihnen im geschmolzenen Zustand gebildeten Bad in Gegenwart von zerkleinerter Kohle zur Reduktion der vorhandenen Verunreinigungen, wie insbesondere Eisenoxyde, geschmolzen werden. Bei diesen bekannten Verfahren wird entweder Rohstoff (Bauxit) mit der Reduktionskohle gemischt auf das Schmelzbad aufgebracht, oder der Rohstoff wird ohne Kohlezumischung geschmolzen, und die nötige Reduktionskohle wird oben auf die kohlefrei geschmolzene Rohstoffcharge aufgebracht.

Von diesen bekannten Verfahren unterscheidet sich das Verfahren gemäß der Erfindung dadurch, daß die Rohstoffe und die Reduktionskohle gesondert voneinander in den Ofen eingetragen werden, wobei letztere nach einem Abstich des geschmolzenen Rohstoffes auf den Schmelzabdrückstand aufgetragen und danach der kohlefreie Rohstoff eingebracht wird.

Bei der Durchführung dieses Verfahrens ergeben sich zu Beginn jedes neuen Schmelzabschnitts im elektrischen Schmelzofen von unten nach oben die folgenden Schichten: Schmelzbad, bestehend aus Metallschmelze und/oder Rückstand von geschmolzenem Rohstoff, Reduktionskohle, ungeschmolzener kohlefreier Rohstoff.

Die Erfahrungen mit diesem Verfahren haben ergeben, daß durch dasselbe die geschmolzene Bauxitmasse frei von Eisenverbindungen erhalten wird und beim Gießen des geschmolzenen Rohstoffes homogene und dichte Formkörper entstehen.

Eine ausreichend schnelle Reaktion der Kohle mit dem Eisenoxyd und die Ausscheidung der Reduktionsprodukte wird dadurch erzielt, daß man, wie an sich bekannt, zerkleinerte Kohle, beispielsweise in Form gekörnter Holzkohle, verwendet, die unmittelbar nach einem Abstich zwischen der aus dem Rohstoff bestehenden Ofenabdeckung und der verbleibenden Schmelze eingebracht wird. Die Menge der verwendeten Holzkohle für die Behandlung einer Charge muß mindestens gleich der für die Reduktion theoretisch notwendigen Menge sein. Versuche haben jedoch ergeben, daß es für die Praxis vorteilhaft ist, eine Menge einzubringen, die etwa dem Doppelten der theoretischen Menge entspricht.

Unter den angegebenen Arbeitsbedingungen läßt sich der Reduktionsprozeß für verunreinigte Bauxite und die Ausscheidung der Reduktionsprodukte mit einem geringeren Zeitaufwand durchführen als der, welcher das Schmelzen dieser verunreinigten Bauxite unter im übrigen sonst gleichen Verhältnissen erfordert, wobei dieser Zeitaufwand gleich demjenigen ist, welcher bisher für die Verarbeitung reiner Bauxite notwendig war, so daß, sowohl vom Gesichtspunkt des Verbrauches an elektrischer Energie als auch von der Tagesleistung des Ofens aus gesehen, die Herstellung unter den gleichen wirtschaftlichen Bedingungen wie bei reinen Bauxiten betrieben werden kann.

Nachstehend soll eine beispielsweise Anwendung der Erfindung, der jedoch keine einschränkende Bedeutung zukommt, auf Bauxite beschrieben werden mit einem Eisenoxydgehalt von etwa 8 %, wobei dieses Verhältnis sich auf Bauxit bezieht, das bereits der üblichen Behandlung durch Erhitzen zum Zwecke der Entfeuchtung unterworfen wurde.

Bei dem verwendeten elektrischen Ofen handelt es sich um einen Dreiphasen-Heroultofen, dessen Kapazität bei reinen Bauxiten mit 4% Eisengehalt 6 t bei achtzehn Abstichen beträgt. In dem beschriebenen Beispiel verarbeitet dieser Ofen dieselbe Erzmenge, jedoch mit 8%iger Verunreinigung und ebenfalls achtzehn Chargen täglich.

Der Rohstoff, der die Abdeckung des Ofens bildet, wird in dessen oberen Teil eingebracht. Die Elektroden gehen durch die ganze Dicke der Rohstoffmasse hindurch und tauchen dann in das Schmelzbad. Dieses Bad bildet sich durch Schmelzen der Rohstoffmassen der Abdeckung. Zwischen den Elektroden und der Rohstoffmasse bleibt ein enger Zwischenraum, durch den die durch die Reaktion im Ofen entstehenden Gase abziehen. In der Praxis führt man durch diese Zwischenräume unmittelbar nach jedem Abstich 4 kg Holzkohle mit einem maximalen Korndurchmesser von 2 mm in den Ofen ein. Die Kohle verteilt sich auf der Oberfläche der Schmelze unter der Abdeckung und bildet eine Schicht, auf welche sich dann Teile der Abdeckung legen, deren Abwärtsbewegung man im Bedarfsfalle durch Einführen eines geeigneten Werkzeuges durch die um die Elektroden vorgesehenen Zwischenräume bewirkt.

Anschließend läßt man den Schmelzvorgang in normaler Weise vor sich gehen. Es läßt sich dann feststellen, daß, bevor die Schmelze für den Abstich fertig ist, die sich aus dem Reduktionsprozeß ergebenden Produkte Zeit gehabt haben, auszuscheiden. Die Gasblasen steigen an die Oberfläche der Schmelze, treten in den Ofenhohlraum ein und gelangen von dort nach außen, während die Metalle, wie das Eisen, das Silizium und gegebenenfalls das Aluminium, sich im unteren Teil ansammeln. Die durch diese Metalle gebildete

Legierung ist besonders flüssig, weil es sich um eine Masse handelt, deren Schmelzpunkt bei 1300⁰ C liegt und die auf die Betriebstemperatur, d. h. auf etwa 1900⁰ C, gebracht wird. In der Praxis ist etwa 80 Minuten nach Beginn des Vorganges die Schmelze hinreichend von ihrem Eisenoxyd befreit und ihre Oberfläche völlig beruhigt, so daß man zum Abstich schreiten kann.
Bei jedem dieser Abstiche ist es zweckmäßig, den angesammelten Metallteil auf der Sohle des Tiegels zu belassen. Es kann daher die Periodizität der Abstiche die gleiche wie bei reinem Bauxit sein.

Durch die aufeinanderfolgenden Abstiche jedoch nimmt die Metallmasse auf der Sohle des Ofens zu und kann schließlich störend wirken, sei es durch die Raumbeanspruchung oder durch eine Beeinträchtigung der Verteilung des elektrischen Stromes.

Zur Entfernung dieser Metalle kann man, ohne praktisch den Betrieb des Ofens zu unterbrechen, gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung wie folgt verfahren:

Man füllt den größten Teil der in einem beendeten Schmelz Vorgang erhaltenen geschmolzenen, feuerfesten Oxyde in eine erste wärmeisolierte Gießpfanne um und führt dann die vollständige Entleerung des Ofens mit einer zweiten Gießpfanne durch, in der man den Rest der geschmolzenen Oxyde und die auf der Sohle des Ofens befindlichen Metalle sammelt.

Den Inhalt der ersten Pfanne gibt man wieder in den Ofen zurück, beispielsweise durch eine der DurchtrittsöfFnungen der Elektroden.

Dieses Gemisch, das durch Verwendung einer wärmeisolierten Pfanne und durch die Schnelligkeit des Vorganges in seinem ursprünglichen Zustand gehalten worden ist, ist noch genügend warm und infolgedessen genügend leitend, um mit seiner Hilfe den Ofen wieder in Gang setzen zu können.

Anschließend bringt man in den Ofen nach den

durch die Erfindung vorgesehenen Bedingungen die für einen neuen Reduktionsprozeß erforderliche Kohle ein, gibt dann das zu schmelzende Erz zu und beginnt darauf eine neue Folge von Schmelzvorgängen, ohne daß man sich um die auf der Sohle des Ofens sich ansammelnden Metalle zu kümmern braucht. In der Praxis ist diese Entnahme der Metalle alle 8 Tage vorzunehmen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung feuerfester Stoffe oder Schleifmittel aus unreinen Rohstoffen, insbesondere Bauxiten, durch Schmelzen der Rohstoffe über einem von ihnen im geschmolzenen Zustand gebildeten Bad in Gegenwart von zerkleinerter Kohle zur Reduktion der vorhandenen Verunreinigungen, wie insbesondere Eisenoxyde, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohstoffe und die Reduktionskohle gesondert voneinander in den Ofen eingetragen werden, wobei letztere nach einem Abstich des geschmolzenen Rohstoffes auf den Schmelzbadrückstand aufgetragen und danach der kohlefreie Rohstoff eingebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschmelze, die sich durch die Reduktion aus den im Rohmaterial enthaltenen Verunreinigungen, wie insbesondere Eisenoxyden, bildet und auf der Ofensohle absetzt, nach Verlauf einer Reihe von aufeinanderfolgenden Abstichen aus dem Ofen abgezogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Reduktionskohle eine gekörnte Holzkohle, vorzugsweise mit einem Korndurchmesser von nicht mehr als 2 mm, verwendet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 85 021, 509 131,

571495;

Kleinschmidt, Schleif- und Poliertechnik, Bd. II, 1937, S. 16;

MSO-Mitteilungen Nr. 7, Juni 1927, S. 2 und 3 (Fa. Mayer & Schmidt, Offenbach).