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DE1571299C - Process for the production of magnesia springs - Google Patents

Process for the production of magnesia springs

Info

Publication number
DE1571299C
DE1571299C DE1571299C DE 1571299 C DE1571299 C DE 1571299C DE 1571299 C DE1571299 C DE 1571299C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
alumina
magnesium
containing component
annealed
component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
Other languages
German (de)
Inventor
Wate Thewis Lindsay James Gordon Arvida Quebec Bakker (Kanada)
Original Assignee
Alcan Research and Development Ltd . Montreal, Quebec (Kanada)
Publication date

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Magnesiaspinellen hoher Reaktionsfähigkeit nach deutschem Patent 1275 935, bei welchem eine homogene Mischung einer tonerdehaltigen Komponente mit einer magnesiahaltigen Komponente in praktisch stöchiometrischem Verhältnis hergestellt wird, wobei als tonerdehaltige Komponente Tonerdehydrat, schwacli geglühte Tonerde oder Alpha-Tonerde in feinzerteilter Form benutzt wird und als magnesiahaltige Komponente Magnesiumhydroxyd, Magnesiumcarbonat, basisches Magnesiumcarbonat oder schwach geglühtes Magnesiumoxyd in feinzerteilter Form.The invention relates to a method for producing magnesia spinels of high reactivity according to German patent 1275 935, in which a homogeneous mixture of an alumina-containing component made with a magnesia-containing component in a practically stoichiometric ratio is, whereby the alumina-containing component alumina hydrate, schwacli annealed alumina or alpha-alumina is used in finely divided form and as a magnesia-containing component magnesium hydroxide, Magnesium carbonate, basic magnesium carbonate or slightly annealed magnesium oxide in finely divided form Shape.

Unterdem Ausdruck »Spinell« oder »Magnesiumspinell« soll im folgenden der Magnesium-Aluminat-Spinell MgO ■ Al2O3 verstanden werden. Die Bezeichnung »hohe Reaktionsfähigkeit« besagt, daß der synthetisch hergestellte Magnesiumspinell nach der Vermahlung und Überführung in die endgültige Form des herzustellenden Teiles bei relativ niedrigen Temperaturen gebrannt werden kann.The expression “spinel” or “magnesium spinel” is to be understood in the following to mean the magnesium-aluminate spinel MgO · Al 2 O 3. The term "high reactivity" means that the synthetically produced magnesium spinel can be fired at relatively low temperatures after it has been ground and converted into the final shape of the part to be produced.

Synthetisch hergestellte Spinelle mit hoher Reaktionsfähigkeit werden in der Technik als Bindemittel für hochreine feuerfeste Materialien verwendet. Als solche sind beispielsweise feuerfeste Stoffe, bei denen die Anwesenheit von Magnesiaspinell vorteilhaft für hohe Widerstandsfähigkeit gegen Angriffe durch Metalle ist, z. B. feuerfeste Materialien zur Verwendung in Schmelzöfen zum Schmelzen von Aluminiumlegierungen mit hohem Magnesiumgehalt, zu nennen. Weiterhin werden sie zur Herstellung keramischer Teile eingesetzt. Hierzu wird der Magnesiumspinell gemahlen, in die Endform verpreßt und bei einer bestimmten Temperatür gebrannt. Zu diesem Zweck muß der Magnesiumspinell gut vermahlbar sein. Beim Brennen soll ein Endprodukt mit einer hohen Dichte erhalten werden, welches sich von der theoretischen Dichte des Rohstoffs kaum unterscheidet, wobei die Temperaturen möglichst niedrig liegen sollen.Synthetically produced spinels with high reactivity are used in technology as binders for high-purity refractory materials. When such are, for example, refractories, for which the presence of magnesia spinel is beneficial for high resistance to attack by metals, e.g. B. refractories for use in melting furnaces for melting aluminum alloys with a high magnesium content. They are also used to manufacture ceramic parts. The magnesium spinel is used for this ground, pressed into the final shape and fired at a certain temperature. To this end the magnesium spinel must be easy to grind. When firing, you want an end product with a high Density can be obtained, which hardly differs from the theoretical density of the raw material, wherein the temperatures should be as low as possible.

Zur Herstellung von Magnesiumspinellen bzw. von feuerfesten Produkten auf Spinellbasis sind bereits verschiedene Verfahren bekannt. -For the production of magnesium spinels and refractory products based on spinel are already various methods known. -

In der deutschen Auslegeschrift 1128 352 wird ein von aktiviertem Magnesiumoxyd und Aluminiumoxyd-ausgehendes Verfahren zur: Herstellung von feuerfesten Massen auf der Basis von Magnesiumaluminat beschrieben. Die nach diesem Verfahren bei Brenntemperaturen von 1450 bis 15500C erhältlichen feuerfesten Massen stellen dichte, harte, keramischeKörper, die nur sehr schwer zu einem pulverförmigen Material vermählen werden können, dar.In the German Auslegeschrift 1128 352, a method based on activated magnesium oxide and aluminum oxide for: the production of refractory masses based on magnesium aluminate is described. The refractory masses obtainable by this method at firing temperatures of 1450 to 1550 ° C are dense, hard, ceramic bodies that are very difficult to grind to a powdery material.

Gegenstand der französischenPatentschrift350 016 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Magnesiumspinellziegels bei erhöhter Temperatur unter Verwendung von Borsäure als Mineralisätor. Als Reaktionstemperatur wird 2400° C angegeben.The subject of French patent 350 016 is a process for the production of a magnesium spinel brick at elevated temperature using boric acid as a mineralizer. As the reaction temperature is given as 2400 ° C.

Bei beiden Verfahren stellt jedoch die hohe Brenntemperatur einen beträchtlichen Nachteil dar.In both processes, however, the high firing temperature is a considerable disadvantage.

Gegenstand des Hauptpatents ist ein Verfahren zur Herstellung von Magnesiumspinellen hoher Reaktionsfähigkeit, bei welchem bestimmte spezifische homogene Mischungen bei einer Temperatur im Bereich von etwa 1000 bis 1250° C geglüht werden.The main patent relates to a process for the production of high magnesium spinels Reactivity in which certain specific homogeneous mixtures at a temperature in Range from about 1000 to 1250 ° C are annealed.

Es hat sich nun herausgestellt, daß Magncsiumspinclle mit hoher Reaktionsfähigkeit durch Glühen dieser Mischungen bei einer Temperatur von nur 850° C erzielt werden können. Die vorliegende Erfindung ist daher dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischung verwendet wird, die außerdem eine fluorhaltige Substanz im.Mengenverhältnis 0,2 bis 4 Gewichtsprozent (auf ,Oxyd bezogen) enthält, außer wenn die tonerdehaltige Komponente hauptsächlich aus Alpha-Tonrede besteht, und daß das Gemisch bei einer Temperatur zwischen etwa 850 und etwa 10000C geglüht wird, wobei die fluorhaltige Substanz während des Glühvorganges Fluorwasserstoff zu bilden vermag.It has now been found that high reactivity Magncsiumspinclle can be obtained by annealing these mixtures at a temperature of only 850 ° C. The present invention is therefore characterized in that a mixture is used which also contains a fluorine-containing substance in a quantity ratio of 0.2 to 4 percent by weight (based on the oxide), except when the alumina-containing component consists mainly of alpha-speech, and that the mixture is annealed at a temperature between about 850 and about 1000 ° C., the fluorine-containing substance being able to form hydrogen fluoride during the annealing process.

ίο Die hohe Reaktionsfähigkeit der gemäß der Erfindung hergestellten Magnesiumspinelle erlaubt die Herstellung keramischer Teile, die bei Brenntemperaturen von nur 1600° C verdichtet werden können, um ein nicht poröses, feuerfestes Magnesiumspiriell-ίο The high reactivity of the magnesium spinels produced according to the invention allows Manufacture of ceramic parts that can be compacted at firing temperatures of only 1600 ° C, a non-porous, fireproof magnesium spiral

erzeugnis zu erzielen, das eine Dichte von mehr als 3.,45 g/cm3 aufweist, während für die theoretische Dichte des Magnesiumspinells 3,58 g/cm3 angenommen werden.To achieve a product that has a density of more than 3.45 g / cm 3 , while the theoretical density of the magnesium spinel is assumed to be 3.58 g / cm 3.

Das verbesserte erfindungsgemäße Magnesium-The improved magnesium according to the invention

ao erzeugnis ist auch als Bindemittel in feuerfesten Stoffen geeignet, z.B. in feuerfesten Stoffen, bei denen die Anwesenheit von Magnesiumspinell vorteilhaft für hohe Widerstandsfähigkeit gegen Angriffe durch Metall ist, beispielsweise feuerfeste Materialien zurao product is also suitable as a binding agent in refractory materials, e.g. in refractory materials where the presence of magnesium spinel beneficial for high resistance to attack Metal is, for example, refractory materials for

as Verwendung in Schmelzöfen zum Schmelzen vonas used in melting furnaces for melting

Aluminiumlegierungen mit hohem Magnesiumgehalt.Aluminum alloys with a high magnesium content.

Es hat sich gezeigt; daß eine Mischung aus einerIt has shown; that a mixture of one

tonerdehaltigen Komponente und einer magnesium-alumina-containing component and a magnesium

haltigen Komponente — wobei die magnesium-containing component - whereby the magnesium

haltige Komponente iri mindestens so ausreichender Menge vorhanden istj um sich stöchiometrisch zu verbinden und dabei MgO · Al2O3 zu bilden — in eine reaktionsfähige Form von Magriesiumspinell durch Glühen bei einer Temperatür von etwa 850° C bis etwa 1000° C umgewandelt werden kann, vorausgesetzt, daß die Mischungsbestandteile in bestimmter Weise ausgewählt werden, um einerseits zu sichern, daß eine praktisch vollständige Umwandlung zu Magnesiumspinell stattfindet und zweitens nur ge-Containing component is present in at least sufficient quantity to combine stoichiometrically and thereby form MgOAl 2 O 3 - can be converted into a reactive form of magnesium spinel by annealing at a temperature of about 850 ° C to about 1000 ° C, provided that the components of the mixture are selected in a certain way, on the one hand to ensure that a practically complete conversion to magnesium spinel takes place and, on the other hand, only

ringes oder überhaupt kein Sintern oder Kristallwachstum bei dem erzeugten Spinell eintritt.little or no sintering or crystal growth occurs at the generated spinel.

Bei der Herstellung von Magnesiumspinellen gemäß der Erfindung ist es wesentlich, daß die tonerdehaltige Komponente und die magnesiumhaltige Kom-In the production of magnesium spinels according to the invention, it is essential that the alumina-containing Component and the magnesium-containing component

ponente gut zerkleinert und gründlich gemischt werden, damit eine innige Mischung dieser Festteile in trockener Form als Preßling oder Aufschlämmung hergestellt ist.the component must be crushed well and mixed thoroughly, thus an intimate mixture of these solids in dry form as a compact or slurry is made.

Die magnesiumhaltig^ Komponente ist für ge-The magnesium-containing component is

wohnlich schon durch die Herstellung sehr fein, d. h., die große Masse der Teilchen ist kleiner als 10 μ. Falls Rohmaterial verwendet wird, muß dieses auf eine ähnliche Feinheit gemahlen werden; Die tonerdehaltige Komponente muß für gewöhnlich ver-homely already by the production very fine, d. H., the large mass of the particles is less than 10 μ. If raw material is used, it must be ground to a similar fineness; The alumina Component usually has to be

mahlen werden; obgleich diese nicht die Feinheit wie die magnesiumhaltige Komponente aufzuweisen braucht. Vorzugsweise ist die magnesiumhaltige Komponente zu zerkleinern, bis 90% aller Teilchen kleiner als 10 μ sind, und die tonerdehaltige Kompo-will grind; although these do not like the delicacy to have the magnesium-containing component needs. The magnesium-containing component is preferably to be comminuted, up to 90% of all particles are smaller than 10 μ, and the alumina-containing compo-

nente sollte so weit zerkleinert werden, daß wenigstens 40% der Teilchen kleiner als 10 μ sind. Als tonerdehaltige Substanz kann in dem Gemisch Tonerdehydrat benutzt werden, beispielsweise Tonerdetrihydrat, schwach gebrannte Tonerde und vt-Alu-Component should be comminuted to such an extent that at least 40% of the particles are smaller than 10 μ. When Alumina-containing substance can be used in the mixture of alumina hydrate, for example alumina trihydrate, lightly burned alumina and vt-aluminum

miniumoxyd oder Mischungen daraus; als magnesiumhaltige Komponente kann Magnesiumhydroxyd, Magnesiumkarbonat, basisches Magnesiumkarbonat und schwach gebranntes Magnesiunioxyd (einschließ-minium oxide or mixtures thereof; Magnesium hydroxide can be used as a magnesium-containing component, Magnesium carbonate, basic magnesium carbonate and lightly burned magnesium dioxide (including

Hch schwach gebranntem Magnesiumkarbonat, z.B. bei 900° C gebranntem) oder Mischungen aus diesen Bestandteilen verwendet werden.Very lightly burned magnesium carbonate, e.g. burned at 900 ° C) or mixtures of these Components are used.

Unter »schwach gebrannter Tonerde« ist Tonerdehydrat zu verstehen, welches bei einer so hohen Temperatur gebrannt ist, daß im wesentlichen das ■gesamte Wasser ausgetrieben ist, nicht aber bei einer Temperatur, durch die sie in «-Aluminiumoxyd (Korund) umgewandelt wird;-Under "weakly calcined alumina" is to be understood alumina hydrate, which is so high Temperature is burned that essentially all the ■ water is driven off, but not at one Temperature by which it turns into «-aluminium oxide (Corundum) is converted; -

Es hat sich als wünschenswert erwiesen, daß die magnesiümhaltige Komponente im geringfügigen Überschuß über den zur Bildung von MgO-Al2O3 stöchiometrisch erforderichen Anteil hinaus vorhanden ist, um die zufällige Bildung eines tonerdereichen Spinells zu verhindern. Magnesiumoxyd selbst ist in Magnesiumspinell unlöslich und kann ausgelaugt werden.It has been found to be desirable for the magnesium-containing component to be present in a slight excess beyond the proportion stoichiometrically required for the formation of MgO-Al 2 O 3 in order to prevent the accidental formation of an alumina-rich spinel. Magnesium oxide itself is insoluble in magnesium spinel and can be leached out.

Ferner wird, außer wenn die tonerdehaltige Komponente im wesentlichen aus ■·*-Aluminiumoxyd besteht, ein geringer Gewichtsanteil Aluminiümfluorid oder ein gleichwertiger fluorhaltiger Stoff beigegeben* der während des Brennvorgangs, für gewöhnlich in Gegenwart von Wasser, in Fluorwasserstoff umgewandelt werden kann. Der Anteil des Aluminiumfluorids liegt vorzugsweise im Bereich zwischen etwa as 0,2 und etwa 4 Gewichtsprozent, auf Oxyd bezogen, und soll vorzugsweise nicht mehr als 2 Gewichtsprozent betragen. Der besonders bevorzugte Bereich für die Aluminiumfluoridzugabe liegt zwischen 0,5 und 1,5 %; sie beträgt am zweckmäßigsten mindestens 0,75 Gewichtsprozent.Furthermore, unless the alumina-containing component consists essentially of ■ * -aluminium oxide, a small percentage by weight of aluminum fluoride or an equivalent fluorine-containing substance added * which is converted into hydrogen fluoride during the firing process, usually in the presence of water can be. The proportion of aluminum fluoride is preferably in the range between about as 0.2 and about 4 percent by weight, based on oxide, and should preferably not be more than 2 percent by weight be. The particularly preferred range for the addition of aluminum fluoride is between 0.5 and 1.5%; it is most expediently at least 0.75 percent by weight.

Es wurde festgestellt, daß der Einfluß der Kristallform der tonerdehaltigen Komponente in der für die Spinellherstellung benutzten Mischung von Bedeutung ist. Wenn die tonerdehaltige Komponente als Tonerdehydrat oder schwach gebrannte Tonerde auftritt, ist die Zugabe von Aluminiumfluorid oder einer gleichwertigen Fluorverbindung erforderlich, um eine ausreichende Umwandlung in Magnesiumspinell bei niedriger Temperatur, wie sie zur Erzielung von Magnesiümspinellen hoher Reaktionsfähigkeit erforderlich ist, zu erreichen. Wenn jedoch die tonerdehaltige Komponente in Form von Ä-Alürhiniumoxyd, auch als Korund bekannt, vorliegt, ;ist die Gegenwart von Aluminiümfluorid oder seines Äquivalents nicht nur unnötig, sondern sogar störend, weil es das,Sintern der Mischung bei relativ niedrigen Temperaturen fördert.It was found that the influence of the crystal form of the alumina component in the for Spinel mixture used is important. When the alumina component is used as a Alumina hydrate or lightly burned alumina occurs, is the addition of aluminum fluoride or one equivalent fluorine compound required to produce a sufficient conversion to magnesium spinel at low temperature as required to achieve Magnetic spinel high responsiveness is required to achieve. However, if the alumina Component in the form of aluminum oxide, also known as corundum, is present; is the present not of aluminum fluoride or its equivalent only unnecessary, but even annoying because it sintering the mixture at relatively low temperatures promotes.

Der Zusatz von Fluoriden beim Brennen von spinellartigen Produkten wird zwar schon in der französischen Patentschrift 350 01(5 erwähnt. Der Zusatz erfolgt jedoch' bei dem aus' dieser Patenschrift bekannten Verfährien ausschließlich zu dem Zweck, die als1 Mineralisator wirkende Borsäure wieder zu entfernen.^Eihe^katalytisphe^Wlrl^ng'iäes'Puon^.i^ Sinne der vorliegenden Erfindung scheidet aus, da selbst, wenn Fluoride dem Ansatz bereits vor dem Brennen zugegeben wer den, infolge des niedrigen Anteils Von 0,2Vo dieser Stoffe die Fluoride bei der höhen Verfahrenstemperatur von 2400°, C sich sofort mit der Borsäure zu einer flüchtigen Verbindung umsetzen. Eine katalytische Wirlcung auf die Uimyandlung von Jq, Al2O3, wie sie bei dem erfindungsgemäßen .Verfahren vorliegt, kann daher bei dem , gekannten yje.rfahren nicht erwartet werden.The addition of fluorides in the firing of spinel-like products is already mentioned in the French patent 350 01 (5. However, the addition is made "in the process known from" this patent document only for the purpose of removing the boric acid, which acts as a mineralizer. ^ Eihe ^ catalytisphe ^ Wlrl ^ ng'iäes'Puon ^ .i ^ meaning of the present invention is ruled out, since even if fluorides are added to the batch before burning, the fluorides are added due to the low proportion of 0.2% of these substances the heights process temperature of 2400 ° C immediately react with the boric acid to a volatile compound. a catalytic Wirlcung the Uimyandlung of Jq, Al 2 O 3, such as is present in the inventive .A, can therefore in which, unknown yje. rides are not expected.

^ie/erwjähnt, kann die, magnesiümhaltige Komponete aus; Kiagnesiumhydroxyd, Magnesiumkarbpnat, basischem Magnesiumkarbonat oder schwach ge^ branntem Magnesiumoxyd bestehen. »Totgebranntes« Magnesiumoxyd ist unerwünscht,, weil es mit AIurniniumoxyd nur schwäch reagiert. ^!^ ie / mentioned, the, magnesia-containing component out; Calcium hydroxide, magnesium carbpnate, basic magnesium carbonate or weakly burned magnesium oxide. "Dead burned" Magnesium oxide is undesirable, because it interacts with aluminum oxide only reacts weakly. ^!

Bei dem Vorgang gemäß der Erfindung, in dem das Gemisch der tonerdehaltigen und der magnesiumhaltigen Komponente zur Umwandlung in Magnesiumspinell erhitzt wird, ist die Glühtemperatur zu niedrig, um ein wesentliches Sintern des neugebildeten Magnesiumspinells zu gestatten, mit dem Ergebnis, daß dieser sehr leicht in Teilchen mit Mikron^ größe zerkleinert werden kanuj/ Gesinterter Magnesiumspinell ist schwierig zu zermahlen; für die Verwendung als keramisches Material beim Formgießen (slip casting) oder bei gewissen anderen Herstellungsverfahren ist es jedoch erforderlich, ihn auf Mikrongröße zu zermahlen. Im allgemeinen wurden durch Anwendung einer Glühtemperatur von mindestens 85O0G zufriedenstellende Ergebnisse erzielt. . · ■■ ■■-■.-■■In the process according to the invention in which the mixture of the alumina and magnesium components is heated to convert it to magnesium spinel, the annealing temperature is too low to allow substantial sintering of the newly formed magnesium spinel, with the result that it is very easily broken down into particles Can be crushed to the micron size Kanuj / Sintered magnesium spinel is difficult to grind; however, for use as a ceramic material in slip casting or certain other manufacturing processes, it is necessary to grind it to micron size. In general, an annealing temperature were obtained from at least 85O 0 G satisfactory results through the application. . · ■■ ■■ - ■ .- ■■

Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel veranschaulicht:The invention is illustrated by the following example:

Beispielexample

Verwendet wurden Mischungen aus hochreinem Maghesiumhydroxyd aus dem Mineral Brück und nach dem Bayer-Verfahren hergestelltes Tonerdehydrat. Diese Stoffe hatten folgende chemische Zusammensetzung: Mixtures of high purity were used Magnesium hydroxide from the mineral Brück and Alumina hydrate produced by the Bayer process. These substances had the following chemical composition:

Tabelle!
Analyse der verwendeten Rohmaterialien
Table!
Analysis of the raw materials used

Oxydoxide

Al2O3 ,..:,..Al 2 O 3 , ..:, ..

SiO2 ;...SiO 2 ; ...

Fe2O3.......:%Fe 2 O 3 .......:%

MgO MgO

Glühverlust .Loss on ignition.

Mg(OH)2 Mg (OH) 2 geglühtannealed AI2O3 ·AI2O3 AnfangsAt first
wertworth
■''■ν.-·--■ '' ■ ν.- · -
-■■ 0Zo -- ■■ 0 Zo - . ■_-^-—.. ■ _- ^ -—. "V. -:;"V. -:; . ._-.. ._-. 0,30.3 65,665.6 0,20.2 1,31.3 0,020.02 0,90.9 97,197.1 0,020.02 68,068.0 :-- : - __ 1,31.3 0,90.9 ' — '' ' -'' 30,030.0 3434

3 H4O3 H 4 O

99,35
0,03
0,035
99.35
0.03
0.035

0,550.55

' Das Aluminiumoxyd-Magnesiumoxid-Verhältnis der Mischung war zur Erzielung eines stöchiometrischen Magnesiumspinells (AIjO3ZMgO-Verhältnis 2,55) berechnet. .Zur Vermeidung einer zufälligen Bildung eines tonerdereichen Spinellsi war ein geringfügiger Überschuß an MgO in der Mischung vorhanden. Überschüssiges MgO ist in Magnesiumspineli unlöslich und kann, (alls erwiinscht,'durch Behandlung mit verdünnter HCl nach dem Glühen entfernt «erden, ; : - ν ■The aluminum oxide-magnesium oxide ratio of the mixture was calculated to achieve a stoichiometric magnesium spinel (AljO 3 ZMgO ratio 2.55). To avoid the accidental formation of high alumina spinel, a slight excess of MgO was present in the mixture. Excess MgO is insoluble in Magnesiumspineli and, (alls erwiinscht, "ground away 'by treatment with dilute HCl after annealing; - ν ■

Das Rohmaterialiengemisch wurde in einer Laboratoriumskugelmühle zermahlen. Vor dem Zermahlen wurde l°/p AlF3 zugegeben. Die zermahlene Mischung wurde zu.: Preßlingen in , der, Größe iÖÖ · 25 · 30 rnm bei einem . Druck; \on ' ejwa 280 kg/cm2 verpreßt. Die PreßinEe wurden bei Temperaturen zwischen 700 und 14Q0° C geglüht.' The raw material mixture was ground in a laboratory ball mill. Before grinding, 1 ° / p AlF 3 was added. The ground mixture became: compacts in, the, size 1ÖÖ · 25 · 30 mm with a. Pressure; About 280 kg / cm 2 pressed. The PressinEe were annealed at temperatures between 700 and 140 ° C.

Die erhaltenen Erzeugnisse wurden durch Röntgenbeugungsanalyse auf ihre mineralische Zusam-The products obtained were determined by X-ray diffraction analysis for their mineral composition

mensetzung untersucht.' Bei Temperaturen unter 800J C wurden keine merklichen Spinellanteile festgestellt. Zwischen 800 und 900° C war die Umwandlung unvollständig, während bei 900° C und darüber die Umwandlung in Spinell praktisch vollständig war.composition examined. ' No noticeable proportions of spinel were found at temperatures below 800 J C. Between 800 and 900 ° C the conversion was incomplete, while at 900 ° C and above the conversion to spinel was practically complete.

Die geglühten Materialien wurden in einer Laboratoriumskugelmühle erneut zermahlen, zu Scheiben mit 25 mm Durchmesser verpreßt und 1 Stunde lang bei 16000C gebrannt. Die durch das Brennen bei 1600 erzielte Dichte kann als Maß für die Reaktionsfähigkeit des Erzeugnisses dienen. Je höher die durch das Brennen erzielte Dichte ist, desto größer ist die Reaktionsfähigkeit. Tabelle II gibt die Röntgenbeugungswerte und die Werte der Brenndighte der Proben als Funktion der Glühtemperatur wieder.The annealed materials were ground again in a laboratory ball mill, pressed into discs 25 mm in diameter and baked for 1 hour at 1600 0 C. The density achieved by firing at 1600 can serve as a measure of the reactivity of the product. The higher the density achieved by firing, the greater the reactivity. Table II gives the X-ray diffraction values and the burning density values of the samples as a function of the annealing temperature.

Aus den in der Tabelle II gegebenen Werten ist klar zu ersehen, daß Magnesiumspinell mit optimalen Eigenschaften durch Glühen eines Gemisches von Tonerdetrihydrat und Magnesiumhydroxyd bei 900° C oder darüber unter Zugabe von 1% AlF3 als ao Mineralisierungsmittel erzielt werden kann. Die durch Brennen erzielte Dichte von Keramikteilen, welche aus bei Temperaturen unter 9000C geglühten Gemischen hergestellt sind, verringert sich — vermutlich durch die Anwesenheit nicht reagierten «5 Aluminiumoxyds und Magnesiumoxyds im Pulver :— mit abnehmender Temperatur. Für bei 850° C geglühten Gemischen beträgt die durch Brennen erzielte Dichte nur noch 3,46g/cms, was einen Grenzwert darstellt, während Keramikteile, welche aus bei 825° C geglühten Gemischen hergestellt sind, nicht mehr zufriedenstellend sind und eine durch Brennen erzielte Dichte von 3,19 g/cm3 aufweisen.From the values given in Table II it can be clearly seen that magnesium spinel with optimal properties can be obtained by calcining a mixture of alumina trihydrate and magnesium hydroxide at 900 ° C. or above with the addition of 1% AlF 3 as ao mineralizing agent. The density of ceramic parts obtained by firing, which are made from mixtures annealed at temperatures below 900 ° C., decreases - presumably due to the presence of unreacted aluminum oxide and magnesium oxide in the powder : - with decreasing temperature. For mixtures annealed at 850 ° C, the density achieved by firing is only 3.46 g / cm s , which is a limit value, while ceramic parts made from mixtures annealed at 825 ° C are no longer satisfactory and one achieved by firing Have a density of 3.19 g / cm 3 .

TabellenTables

Zusammensetzung und Dichte von Magnesiumspinellteilen vor und nach dem Brennen*Composition and density of magnesium spinel parts before and after firing *

3535

Linienintensität bei der Röntgenbeugung *Line intensity in X-ray diffraction *

Glühtempe
ratur
in 0C
Glow temperature
rature
in 0 C

700700

800800

825825

850850

900900

10001000

.1050.1050

11001100

12001200

14001400

SpinellSpinel PeriklasPericlase </=2,86A</ = 2.86A </=2,llA</ = 2, llA 22 6666 α x α x 7272 2020th 5858 6464 1717th 8282 66th 9898 11 9797 55 105105 11 112112 22 ,128, 128 33

Dichte in g/cm1 vor dem BrennenDensity in g / cm 1 before firing

1,41
1,50
1,70
2,05
2,13
2,12
2,14
2,18
2,17
2,20
1.41
1.50
1.70
2.05
2.13
2.12
2.14
2.18
2.17
2.20

Dichtedensity

in g/cms in g / cm s

nach dem after the

BrennenBurn

bei 16000Cat 1600 0 C

4545

2,46
2,97
3,19
3,46
3,50
3,50
3,51
3,49
3,50
3,30
2.46
2.97
3.19
3.46
3.50
3.50
3.51
3.49
3.50
3.30

5555

* Spinell hergestellt durch Glühen von Aluminiumhydrat und Magnesiumhydroxyd unter Zugabe von 1'/· AlFs bei den angegebenen Temperaturen.* Spinel produced by annealing aluminum hydrate and magnesium hydroxide with the addition of 1 '/ · AlFs at the specified temperatures.

·* Linienintensitäten sind bezüglich der Proben, jedoch go nicht bezüglich der Mineralien vergleichbar.· * Line intensities are comparable with regard to the samples, but g o not with regard to the minerals.

Wenn auch die Betonung auf die Verwendung von Aluminiumtrifluorid als Mineralisierungsmittel gelegt worden ist, so sind auch andere fluorhaltige Verbindüngen, die sich durch Pyrohydrolyse in Gegenwart von Feuchtigkeit während der Umwandlung oder des Glühvorgangs in Fluorwasserstoff umwandeln lassen, verwendbar. Derartige, im Rahmen der Erfindung verwendbare fluorhaltige Verbindungen sind Fluorwasserstoff, Fluor, Ammoniumfluorid und Calciumfluorid. Fluorwasserstoff oder Fluor können unmittelbar in den Brennofen eingeleitet werden.Albeit the emphasis is placed on the use of aluminum trifluoride as a mineralizing agent has been, so are other fluorine-containing compounds, obtained by pyrohydrolysis in the presence of moisture during the conversion or des Convert the annealing process into hydrogen fluoride, usable. Such, within the scope of the invention Usable fluorine-containing compounds are hydrogen fluoride, fluorine, ammonium fluoride and calcium fluoride. Hydrogen fluoride or fluorine can be introduced directly into the furnace.

Zur Veranschaulichung der Herstellung von Magnesiumspinellpulver aus dem Produkt der Erfindung wurden 500 g gemäß der Erfindung hergestellter Magnesiumspinell mittels 3500 g hochtonerdehaltiger Kugeln in einer 6,1 1 fassenden Kugelmühle 3 Stunden lang bei 60UpM zermahlen. Der sich ergebende zermahlene Magnesiumspinell wies folgende Größenverteilung auf:To illustrate the manufacture of magnesium spinel powder from the product of the invention 500 g of magnesium spinel produced according to the invention were obtained using 3500 g of high-alumina Grind balls in a 6.1 liter ball mill for 3 hours at 60 rpm. The resulting milled magnesium spinel had the following Size distribution on:

GewichtsprozentWeight percent Größe in MikronSize in microns größer als die angegebene
Größe
larger than the specified
size
1010 88th 55 2626th 33 4747 22 6363 11 8787 0,50.5 9797 0,30.3 100100

Unabhängig von ihrer Herstellung durch Lichtbogenschmelzen oder durch Sintern in einem oder mehreren Brennöfen sind handelsübliche Magnesiumspinelle dicht und nicht ohne weiteres für die Herstellung von keramischen Präzisionsteilen verwendbar. Um derartige Spinelle für solche Zwecke verwendbar zu machen, müssen diese zerkleinert und gemahlen und oftmals mit Säure behandelt werden, bevor sie gepreßt und bei Temperaturen von mindestens 1800° C gebrannt werden.Regardless of their production by arc melting or by sintering in one or more kilns are commercially available magnesium spinels tight and not readily usable for the production of ceramic precision parts. In order to make such spinels usable for such purposes, they must be comminuted and ground and often treated with acid before pressing and at temperatures of at least 1800 ° C can be fired.

Mit dem Verfahren gemäß der Erfindung wird ein Magnesiumspinellpulver hergestellt, das weiter zu einem dichten Spinell durch Brennen bei einer niedrigeren Temperatur von etwa 1600° C verarbeitet werden kann. Als Erläuterung für die besonderen Eigenschaften des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Magnesiumspinells soll ein Vergleich zu den geglühten Tonerden gezogen werden, welche nach dem Bayer-Verfahren hergestellt werden, und den dichten gesinterten Tonerdetabletten, die in der keramischen Industrie Verwendung finden. .■.·-■;;■.■· With the method according to the invention is a Magnesium spinel powder is made which further turns into a dense spinel by burning at a lower rate Temperature of about 1600 ° C can be processed. As an explanation for the special Properties of the magnesium spinel produced by the process according to the invention should be one Compared to the annealed clays, which are produced according to the Bayer process and the dense sintered clay tablets used in the ceramic industry. . ■. · - ■ ;; ■. ■ ·

Während Tonerdetabletten ein.Magerkorn von geeigneter Dichte für feuerfeste Teile darstellen, müssen sie fein vermählen werden, ehe sie gesintert werden können. Die nach Bayer geglühten Tonerden für Keramik bestehen aus Ansammlungen von mikrongroßen Kristalliten, welche durch Vermählen leicht in ein mikronfeines Pulver verwandelt werden können. Dieses kann durch Pressen in die gewünschte Form gebracht werden und bei mindestens 1600° C mit einem Schwund zwischen 11 und 20% zu Null-Porosität gebrannt werden. So wie handelsüblicher dichter Spinell in seinem physikalischen Zustand mit Tonerdetabletten vergleichbar ist, entspricht das Spinellpulver nach der Erfindung der Bayer-Tonerde. Darüber hinaus entspricht es einer sehr reaktionsfähigen Tonerde, das es bei einer niedrigeren Temperatur sintert. Ebenso wie Bayer-Tonerden muß es gemahlen werden, um seine Reaktionsfähigkeit zu entfalten. Dies kann leicht geschehen, weil Spinellpreßlinge gemäß der Erfindung weich und bröckeligWhile alumina tablets a. Lean grain of suitable To represent density for refractory parts, they must be finely ground before they are sintered be able. The alumina annealed according to Bayer for Ceramics consist of collections of micron-sized crystallites, which can be easily ground by grinding can be turned into a micron-fine powder be able. This can be brought into the desired shape by pressing and at a minimum of 1600 ° C be fired to zero porosity with a shrinkage between 11 and 20%. Just like commercially available dense spinel is comparable in its physical state to clay tablets, this corresponds Spinel powder according to the invention of Bayer clay. In addition, it equates to a very responsive one Alumina it sinters at a lower temperature. Just like Bayer clays, it has to be ground to develop its responsiveness. This can easily be done because of spinel compacts according to the invention soft and crumbly

sind. Nach dem Vermählen kann das Pulver verpreßt und bei 1600° C zu Null-Porosität gebrannt werden, und es tritt eine Verdichtung auf 97% der theoretischen Dichte mit einem Schwund von etwa 17% auf.are. After grinding, the powder can be pressed and fired at 1600 ° C to zero porosity, and densification to 97% of theoretical occurs Density with a shrinkage of about 17%.

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Claims (10)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zum Herstellen von Magnesiaspinellen hoher Reaktionsfähigkeit nach deutschem Patent 1 275 935, bei welchem eine homogene Mischung einer tonerdehaltigen Komponente to mit einer magnesiahaltigen Komponente in praktisch stöchiometrischem Verhältnis hergestellt wird, wobei als tonerdehaltige Komponente Tonerdehydral, schwach geglühte Tonerde oder Alpha-Tonerde in feinzerteilter Form benutzt «5 wird und als magnesiahaltige Komponente Magnesiumhydroxyd, Magnesiumcarbonat, basisches Magnesiumcarbonat oder schwach geglühtes Magnesiumoxyd in feinzerteilter Form, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischung ver- ao wendet wird, die außerdem eine fluorhaltige Substanz im Mengenverhältnis 0,2 bis 4 Gewichtsprozent (auf Oxyd bezogen) enthält, außer wenn die tonerdehaltige Komponente hauptsächlich aus Alpha-Tonerde besteht, und daß das Gemisch bei as einer Temperatur zwischen etwa 850 und etwa 1000° C geglüht wird, wobei die fluorhaltige Substanz während des Glühvorgangs Fluorwasserstoff zu bilden vermag.1. Process for the production of magnesia spinels of high reactivity according to German Patent 1,275,935, in which a homogeneous mixture of an alumina component to made with a magnesia-containing component in a practically stoichiometric ratio is, whereby the alumina-containing component alumina hydral, lightly annealed alumina or Alpha clay in finely divided form is used «5 and magnesium hydroxide as a component containing magnesia, Magnesium carbonate, basic magnesium carbonate or slightly annealed magnesium oxide in finely divided form, characterized in that a mixture ver ao which also contains a fluorine-containing substance in a quantitative ratio of 0.2 to 4 percent by weight (based on oxide), unless the alumina component consists mainly of alpha alumina, and that the mixture at as a temperature between about 850 and about 1000 ° C is annealed, wherein the fluorine-containing substance capable of forming hydrogen fluoride during the annealing process. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung bei einer Temperatur von mindestens 900° C geglüht wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the mixture is at a temperature is annealed at a temperature of at least 900 ° C. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die magnesiumhaltige Komponente in leichtem Überschuß über die zur Verbindung im stöchiometrischen Verhältnis erforderliche Menge derselben mit der gesamten vorhandenen, tonerdehaltigen Komponente zur-Bildung von MgO · AI2O3 vorhanden ist.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the magnesium-containing component is present in a slight excess over the amount required for the connection in the stoichiometric ratio of the same with the entire existing, alumina-containing component for the formation of MgO · Al 2 O 3 . 4. Verfahren nach ,einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens 90% der in der M'schung vorhandenen magnesiumhaltigen Komponente eine Teilchengröße von weniger als 10 μ und daß mindestens 40% der tonerdehaltigen Komponente eine Teilchengröße von weniger als 10 μ haben.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that at least 90% of the magnesium-containing substances present in the mud Component has a particle size of less than 10 μ and that at least 40% the alumina-containing component have a particle size of less than 10 μ. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die fluorhaltige Substanz Alurriiniumfluorid ist.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the fluorine-containing Substance is aluminum fluoride. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminiumfiuorid in der Mischung einen Anteil von etwa 0,5 bis 1,5 Gewichtsprozent, auf Oxyd bezogen, ausmacht.6. The method according to claim 5, characterized in that the aluminum fluoride in the Mixture makes up a proportion of about 0.5 to 1.5 percent by weight, based on oxide. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die tonerdehaltige Komponente aus ct-AIuminiumoxyd und die magnesiumhaltige Komponente aus schwach geglühtem Magnesiumoxyd besteht.7. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the alumina-containing Component made from ct-aluminum oxide and the magnesium-containing component from weak annealed magnesium oxide. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die tonerdehaltige Komponente aus Tonerdehydrat und die magnesiumhaltige Komponente aus Magnesiumhydroxyd oder schwach geglühtem Magnesiumoxyd besteht.8. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the alumina-containing Component made from alumina hydrate and the magnesium-containing component made from magnesium hydroxide or weakly annealed magnesium oxide. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die tonerdehaltige Komponente aus schwach geglühter Tonerde und die magnesiumhaltige Komponente aus schwach geglühtem Magnesiumoxyd besteht.9. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the alumina-containing Component made from lightly annealed alumina and the magnesium-containing component weakly annealed magnesium oxide. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die tonerde- haltige Komponente aus schwach geglühter Tonerde und die magnesiumhaltige Komponente aus Magnesiumhydroxyd besteht.10. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the alumina- containing component consists of lightly annealed alumina and the magnesium-containing component consists of magnesium hydroxide. 109609/158109609/158

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