DE1592146C

DE1592146C - Verfahren zur Herstellung von kaustischer Magnesia oder Sintermagnesia mit vermindertem Eisengehalt

Info

Publication number: DE1592146C
Authority: DE
Inventors: Günther Lorenz Dipl.-Ing. Dr. Villach Kärnten Mörtl (Österreich)
Original assignee: Österreichisch-Amerikanische Magnesit AG, Radenthein, Kärnten (Österreich)
Publication date: 1972-11-16

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von kaustischer Magnesia oder Sintermagnesia mit vermindertem Eisengehalt aus eisenhaltigen natürlichen Magnesiumverbindungen, die beim Brennen MgO liefern, wie insbesondere Rohmagnesit.

Die Erfindung zielt darauf ab, ein Verfahren der angeführten Art zu schaffen, durch das es auf verhältnismäßig einfache Weise gelingt, aus natürlichen Magnesiumverbindungen, die durch einen Brand in MgO übergeführt werden können und einen Gehalt an Eisen in Form von verschiedenen eisenhaltigen Verbindungen, wie (Mg, Fe-II)CO₃, aufweisen, eine kaustische Magnesia oder Sintermagnesia mit einem beträchtlich verminderten Gehalt an Eisenverbindungen und auch an anderen Begleitstoffen, wie insbesondere Mangan- und Aluminiumverbindungen, zu erhalten. Eine solche gereinigte kaustische Magnesia oder Sintermagnesia ist für verschiedene Anwendungszwecke, und zwar vor allem in der Feuerfestindustrie, von erheblicher Bedeutung.

Bisher ist es nicht möglich, auf wirtschaftliche Weise aus natürlichen Magnesiumverbindungen, die höhere Gehalte an Eisenverbindungen, z. B. Gehalte von 2,5 °/o Fe₂O₃ und mehr, aufweisen, mit Hilfe der üblichen Reinigungs- bzw. Aufbereitungsverfahren Produkte zu erhalten, die beim Brennen eine kaustische Magnesia oder Sintermagnesia mit einem stark verminderten Eisengehalt ergeben. Hinsichtlich einer Verringerung des Eisengehaltes versagen die üblichen Aufbereitungsverfahren, die z. B. auf einer Flotation, einer Schwerflüssigkeitsaufbereitung oder einer Magnetscheidung beruhen. Es ist bereits bekannt, eine bei niedrigen Temperaturen gebrannte Magnesia mit niedrigem Fe₂O₃-Gehalt, z. B. einem Gehalt von 0,25% Fe₂O₃, dadurch in eine Magnesia mit einem verringerten Gehalt von z. B. 0,04% Fe₂O₃ überzuführen, daß die Magnesia zuerst auf eine Temperatur von etwa 800 bis 1500⁰C erhitzt und dann bei dieser Temperatur mit einem Strom von Chlorgas in Mischung mit einem inerten Gas und einer kleinen Menge eines reduzierend wirkenden Gases behandelt wird. Bei einem ähnlichen bekannten Verfahren wird eine solche Magnesia mit Hilfe von heißen, schwach reduzierend wirkenden Verbrennungsgasen auf eine Temperatur von etwa 1100 bis 1200⁰C erhitzt und dann

ίο weiter der Einwirkung einer Mischung von diesen Verbrennungsgasen und einem chlorliefernden Gas unterworfen. Bei höheren Gehalten an Eisenverbindungen im Ausgangsmaterial sind diese Verfahren jedoch unwirtschaftlich.

Im Zuge von Vorarbeiten, die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden, wurde nun festgestellt, daß bei einem auf übliche Weise erfolgenden Brennen von eisenhaltigen natürlichen Magnesiumverbindungen in einer oxydierenden Atmo-Sphäre, nämlich in Gegenwart von Luftsauerstoff, die Eisenverbindungen schon ab Temperaturen von etwa 500⁰C in Ferrite, wie Magnesiumferrit, Tetrakalzium- ,, aluminiumferrit und Dikalziumferrit, übergeführt '■' werden und diese Ferrite nur schwierig entfernbar sind.

Selbst ungebrannte, eisenreiche, natürliche Magnesiumverbindungen können jedoch nicht auf wirtschaftliche Weise durch eine gleichzeitige Behandlung mit reduzierend wirkenden Gasen und mit chlorhaltigen Gasen in eine eisenarme kaustische Magnesia oder Sintermagnesia übergeführt werden. Dies ist darauf zurückzuführen, daß ein gleichzeitiges Vorliegen von reduzierend wirkenden Stoffen und Chlor in hohem Umfang eine Bildung von Magnesiumchlorid zur Folge hat, wobei naturgemäß umso mehr Magnesiumchlorid gebildet wird, je größer die Menge an zu entfernenden Eisenverbindungen ist, da die Entfernung einer größeren Menge Eisen größere Chlormengen erfordert. Im Falle von vorgebrannten, eisenreichen, natürlichen Magnesiumverbindungen führt eine gleichzeitige Reduktion und Chlorierung zu einer noch verstärkten Bildung von Magnesiumchlorid, weil die Ferrite schwieriger reduzierbar sind als die ursprünglich vorhandenen Eisenverbindungen. Anderseits ist zu be^ rücksichtigeh, daß ohne Anwendung von Reduktions- I mitteln bzw. von reduzierend wirkenden Gasen die in den Magnesiumverbindungen in Form von Ferriten vorliegenden Eisenverbindungen durch Chlor bzw. chlorhaltige Gase nur sehr schwer angegriffen werden und daher praktisch nicht entfernbar sind.

Es wurde nun gefunden, daß diese Schwierigkeiten j dann vermieden und die angeführten Ziele erreicht I werden können, wenn beim Brennen der Magnesium- ι verbindungen eine Bildung von Ferriten verhindert wird und das Brennen und die Behandlung mit dem Chlorierungsmittel zeitlich getrennt durchgeführt werden. Demnach besteht das Verfahren gemäß der Erfindung zur Herstellung von kaustischer Magnesia oder ! Sintermagnesia mit vermindertem Eisengehalt aus ί eisenhaltigen natürlichen Magnesiumverbindungen, :

die beim Brennen MgO liefern, wie insbesondere Rohmagnesit, in seinem Wesen darin, daß'der Brand der natürlichen Magnesiumverbindungen von Beginn an in reduzierender Atmosphäre erfolgt und anschließend zeitlich getrennt die Chlorierung unter Ausschluß von Stoffen, die bei den angewandten Reaktionsbedingun- ' gen reduzierend oder oxydierend wirken, durchgeführt wird. Das bei der Behandlung mit Chlor anfallende Produkt weist einen Gehalt an Magnesiumchlorid auf

und kann zur Entfernung desselben an der Luft erhitzt werden. Eine vorzugsweise Aüsführungsform zur Herstellung von Sintermagnesia mit'vermindertem Eisengehalt besteht darin, daß das Ausgangsmaterial bis zur Bildung von kaustischer Magnesia in reduzierender Atmosphäre gebrannt, hierauf der erwähnten Einwirkung von Chlor unterworfen und in an sich bekannter Weise dann bis zum Erhalt von Sintermagnesia in oxydierender Atmosphäre gebrannt wird.

Als Reduktionsmittel kommen vor allem gasförmige Stoffe, wie insbesondere Wasserstoff, Kohlenmonoxyd, Wassergas oder niedrige Kohlenwasserstoffe, z. B. Methan, Äthan und Propan, in Betracht. Es ist jedoch auch möglich, das zu behandelnde Material in Mischung mit Teer unter weitgehender Drosselung einer Zufuhr von Luft in geschlossenen Gefäßen auf z. B. 900° C oder höher zu erhitzen. Eine günstige Ausführungsform besteht darin, die Magnesiumverbindungen in der Weise einem Brand in reduzierender Atmosphäre zu unterwerfen, daß Kohlenwasserstoffe verbrannt und die dabei erhaltenen Verbrennungsprodukte über die Magnesiumverbindungen geleitet werden. :

Die Behandlung mit gasförmigem Chlor wird bei einer Temperatur von mindestens 800° C, vorzugsweise bei einer Temperatur von 900 bis 1100° C, durchgeführt.

Besonders vorteilhaft ist es, die Chlorierung in Anwesenheit eines inerten Gases, vorzugsweise Stickstoff, durchzuführen.

Als Ausgangsmaterial sind Magnesiumverbindungen einer Korngröße von 4 bis 40 mm, vorzugsweise 5 bis 20 mm, besonders geeignet.

Die Erfindung wird an Hand des folgenden Beispieles näher erläutert:

Als Ausgangsmaterial diente ein durch Schwerflüssigkeit aufbereiteter Rohmagnesit. Die Zusammensetzung dieses Rohmagnesits ist im folgenden mit Glühverlust, rechts daneben auf Glühverlust-Freiheit berechnet, angegeben:

SiO₂ 1,15%

Fe₂O₃ 1,83%

Al₂O₃ 0,17%

CaO 0,95%

MgO ...: 45,60%

Glühverlust 50,30%

2,30%

3,68%
0,34%

1,91%

91,77%

0,0%

Proben dieses Rohmagnesits in einer Korngröße von 5 bis 15 mm wurden 20 Minuten lang in Atmosphären, die jeweils aus Wassergas bestanden oder durch Verbrennen von Methan, Äthan oder Propan erhalten worden waren, auf eine Temperatur von 1000°C erhitzt. Dann wurde unter Aufrechterhaltung dieser Temperatur über die einzelnen Proben 20 Minuten lang ein Strom von Chlorgas geleitet. Das anfallende Produkt stellt eine kaustische Magnesia mit

ίο geringem MgCl₂-Gehalt dar, das als solches für viele Zwecke ohne weiteres verwendbar ist. Wenn jedoch eine kaustische Magnesia frei von Magnesiumchlorid gewünscht wird, wird das Produkt in an sich bekannter Weise in einer oxydierenden Atmosphäre, zweckmäßig an der Luft, bei einer Temperatur von 800 bis 1000°C weitererhitzt, wobei sich das' MgCl₂ zum Teil verflüchtigt und zum Teil zu MgO oxydiert wird. Zur Herstellung von Sintermagnesia wird das kaustische Produkt an der Luft in an sich bekannter Weise auf eine Temperatur von 1600° C oder darüber erhitzt, und zwar entweder direkt als solches oder aber nach einem vorhergehenden Vermählen und Brikettieren. Das Brikettieren kann dabei in trockenem Zustand oder unter Zusatz von Wasser erfolgen; auf Grund des Gehaltes an Magnesiumchlorid ist ein Zusatz von Bindemitteln im allgemeinen nicht erforderlich.

Die aus dem erwähnten Ausgangsmaterial erhaltene kaustische Magnesia mit MgCI₂-Gehalt (erste Spalte) und die daraus gewonnene MgCl₂-freie kaustische Magnesia bzw. Sintermagnesia (zweite Spalte) hatten folgende Zusammensetzung:

SiO₂ 2,00% 2,02%

Fe₂O₃ ..' 0,26% 0,26%

Al₂O₃ 0,30% . 0,30%

CaO 0,95% 0,96%

MgO 94,26% 96,56%

MgCl₂ 2,23% 0,0%

Der Gehalt an Magnesiumchlorid, der bei der Chlorierung der Magnesiumverbindungen gebildet wird, läßt sich herabsetzen, wenn das Chlorierungsmittel zusammen mit einem inerten Gas, als welches vorzugsweise Stickstoff in Betracht kommt, verwendet wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von kaustischer Magnesia oder Sintermagnesia mit vermindertem Eisengehalt aus eisenhaltigen natürlichen Magnesiumverbindungen, die beim Brennen MgO liefern, wie insbesondere Rohmagnesit, durch Brennen in reduzierender Atmosphäre und Behandlung mit gasförmigem Chlor bei erhöhter Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß der Brand von Beginn an in reduzierender Atmosphäre erfolgt und anschließend zeitlich getrennt die Chlorierung unter Ausschluß von Stoffen, die bei den angewandten Reaktionsbedingungen reduzierend oder oxydierend wirken, durchgeführt wird..

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mit Chlor bei einer Temperatur von mindestens 80O⁰C, vorzugsweise bei 900 bis 1100⁰C, durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Chlor zusammen mit einem inerten Gas, vorzugsweise Stickstoff, verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die natürlichen Magnesiumverbindungen in einer Korngröße von 4 bis 40 mm, vorzugsweise 5 bis 20 mm, eingesetzt werden.