DE2720080A1

DE2720080A1 - Verfahren zum sintern von koernigen bis feinstkoernigen magnesiumoxid-partikeln

Info

Publication number: DE2720080A1
Application number: DE19772720080
Authority: DE
Inventors: Hugo Dipl Ing Dr Bleckmann; Juergen Greifenberg; Edwin Dipl Ing Ullrich
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1977-05-05
Filing date: 1977-05-05
Publication date: 1978-11-16

Description

Anlage zum Patentgesuch der
Klöckner-Humboldt-Deutz Aktiengesellschaft Verfahren zum Sintern von körnigen bis feinstkörnigen Magnesiumoxid-Partikeln Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sintern von körnigen bis feinstkörnigen Magnesiumoxydpartikeln, welche aus Magnesiumverbindungen, insbesondere Magnesiumsulfat, Magnesiumkarbonat, Magnesiumhalogeniden etc. durch Kalzination und Reduktion gewonnen werden.
Dieser Prozeß wird bei Temperaturen um, bzw. oberhalb 1.000 oC durchgeführt, wobei die Magnesiumoxydpartikeln in fein- bis feinstkörniger und/oder flockiger Form anfallen. Das Schüttgewicht dieser Magnesiumoxydpartikeln liegt zwischen 0,2 bis 0,35 kg/dm3, je nach dem Reinheitsgrad des Ausgangsproduktes und dem Ablauf des Reduktionsprozesses.
Dieses Gut wird granuliert und gesintert, wobei eine Sinterdichte größer 3,3 kg/dm3 erreicht werden muß.
Die Herstellung von Granulaten mittlerer und geringer Festigkeit aus pulverförmigen Stoffen sowie das Sintern von Granulaten niedriger Festigkeit verursacht bei einigen Stoffgruppen erhebliche Schwierigkeiten. Diese können darin liegen, daß beispielsweise die notwendige Verdichtung nicht erreicht wird, oder daß die Granulate eine derart niedrige Grünfestigkeit aufweisen, daß sie bei der weiteren Behandlung, insbesondere beim Sinterprozeß, auseinanderfallen oder zumindest einen unwirtschaftlich hohen Anteil an Abrieb ergeben.
Diese Schwierigkeit trifft in besonders krasser Form bei dem der Erfindung zugrunde liegenden Material aus fein- bis feinstkörnigem durch einen thermischen Prozeß aus Magnesiumverbindungen gewonnenen Magnesiumoxydpartikeln zu.
Der Stand der Technik beim Granulieren körniger bis feinstkörniger Stoffe geht unter anderem hervor aus einer Veröffentlichung mit dem Titel: "Grundlagen und Methoden des Granulierens" von Prof. Dr. Ing. H. RUMPF, Chemie-Ing.-Techn. 30. Jahrg.
1958/Nr. 5 Seite 329 bis 336. Dabei heißt es u. a. auf Seite 331, rechte Spalte, unter der Überschrift "Sintern von Granulat niedriger Festigkeit ein Sichtergut wird vor der Sinterung in die gewünschte Form gepreßt, damit es bereits eine möglichst dichte Lagerung besitzt. Die Sintergranulierung geht von vorgranuliertem Gut aus, wobei als Vorgranulierungsmethoden die in den folgenden Kapiteln besprochenen Verfahren in Frage kommen." Dabei wird unterschieden zwischen Preßgranulierung und Aufbaugranulierung, wobei die Preßgranulierung aus den Verfahrensschritten Mischen/Preßen/Entlüften/Formgeben/Trocknen besteht, während die Verfahrensschritte bei der Aufbaugranulierung mit Mischen/Granulatbilden/Trocknen/Zerkleinern/ Klassieren angegeben sind.
Es stellte sich jedoch heraus, daß die Anwendung dieser bekannten Verfahren auf das der Erfindung zugrunde liegende Produkt zu keinem brauchbaren Ergebnis führte.
Weder wurde die erforderliche Sinterdichte erreicht, noch ergaben sich Grün-Formlinge von genügender Festigkeit, welche es erlaubten, diese ohne zu zerfallen einem Sinterprozeß zu uriterwerfen.
Hieraus ergibt sich die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, nämlich ein Verfahren zum Sintern von körnigen bis feinstkörnigen Magnesiumoxydpartikeln zu finden, welches in wirtschaftlicher Weise zum gewünschten Ergebnis führt, daß heißt, zur Herstellung von gesintertem Granulat mit einer Sinterdichte von mindestens 3,3 bis 3,5 kg/dm3.
Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe mit der Erfindung dadurch gelöst wird, daß die Magnesiumoxydpartikeln zuerst einer Zerkleinerung bei gleichzeitiger Verdichtung unterzogen werden, daß anschließend das verdichtete Gut gekühlt und angefeuchtet wird, daß das angefeuchtete Gut zu Schülpen oder Briketts verpreßt wird, daß die Schülpen oder Briketts getrocknet und daß die getrockneten Formlinge einem Sinterprozeß unterzogen werden.
In Ausgestaltung des Verfahrens wird dabei die Zerkleinerung in einem Mahlprozeß mit vorzugsweise hoher Schlagenergie durchgeführt.
Bei diesem Verfahren wurden brauchbare Ergebnisse hinsichtlich des Zerkleinerungsgrades und der Verdichtung bereits damit erzielt, daß der Mahlprozeß in einer Rohrmühle durchgeführt wird.
Noch günstigere Ergebnisse wurden jedoch dadurch erreicht, daß der Mahlprozeß vorzugsweise in einer Schwingmühle durchgeführt wird.
In Ausgestaltung des Verfahrens hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, daß das Kornspektrum des gemahlenen Gutes zwischen 10 und 100 /u, vorzugsweise überwiegend bei ca. 40 liegt.
Ein wesentliches Kennzeichen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu erblicken, daß die Dichte der Partikeln im Verlauf der Mahlung annähernd mindestens um einen Faktor 2 erhöht wird. Dabei ist eine vorzugsweise Ausgestaltung des Verfahrens dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte von einem Wert in der Größenordnung zwischen 0,2 und 0,4 kg/dm3 auf einen Wert in der Größenordnung von 0,5 bis 0,8 kg/dm3 erhöht wird.
In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, daß das verdichtete Gut durch Zuführen von Wasser gekühlt und angefeuchtet wird.
Dabei wird das Gut bis auf einen Wassergehalt zwischen 4 % und 10 %, vorzugsweise zwischen 6 % und 8 % angefeuchtet.
In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, daß das Kompaktieren zu Schülpen oder Briketts mit Preßdrücken zwischen 1 bis 10 t/cm Walzenbreite vorzugsweise zwischen 3 bis 5 t/cm Walzenbreite durchgeführt wird.
Zweckmäßigerweise wird der Preßdruck dabei so eingestellt, daß die Schülpen respektive Briketts eine Gründichte von 2,2 bis 2,4 kg/dm3 aufweisen.
Bei der Trocknung des Gutes wird vorzugsweise gemäß der Erfindung so verfahren, daß der Trocknungsprozeß der Schülpen bzw.
Briketts mit einer Temperatur zwischen 50 und 200 OC beginnt, welche gegen Ende der Trocknungtis gegen 500 0C gesteigert wird.
Weiter hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß die Sinterung der getrockneten Formlinge bei einer Temperatur von ca. 2.000 OC und mit einer Verweilzeit von 30 bis 120 min., vorzugsweise ca. 60 min., durchgeführt wird.
Und schließlich ergibt sich eine zweckmäßige Ausgestaltung des Verfahrens dadurch, daß die Vorverdichtung während des Mahlprozesses und die anschließende Endverdichtung während des Pressvorganges so aufeinander abgestimmt werden, daß die Sinterdichte der fertiggebrannten Formlinge mindestens 3,3 bis 3,5 kg/dm3 beträgt.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die körnigen bis feinstkörnigen Magnesiumoxydpartikeln infolge der Zerkleinerung mit hoher Schlagenergie sowohl eine für die Kompaktierung günstigere Kornform bei gleichmäßigerer Körnung und bei einer erheblichen Vergrößerung der aktiven Oberfläche erhalten, als auch für die gleichzeitige Verdichtung dadurch konditioniert werden, daß die Berührungsstellen zu den einzelnen Festkörperbrücken vergrößert werden.
Die Haftung und Verankerung der Partikeln aneinander, unter Nutzung der van der Waal'schen Kräfte wird dadurch optimiert.
Auf diese Weise ergibt sich eine Vorverdichtung, ohne die bisher die nachfolgende Preßgranulation zu Formlingen nicht zu den gewünschten Ergebnissen führen konnte.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden näher beschrieben und anhand der Zeichnung erläutert.
Ein Flotationsprodukt, welches überwiegend Magnesiumkarbonat enthielt, wurde im Anlieferungszustand mit einem Wassergehalt von ca. 24,8 % mittels einer Dosiereinrichtung 1 aus einem Silo 2 einem Schwebegastrockner 3 kontinuierlich aufgegeben und annähernd bis auf Wasserfreiheit getrocknet. Die Kornanalyse ergab das folgende Kornspektrum: 0 - 40 /u = 53,8 % 40 - 63 = 9,2 % 63 - 90 = 13,4 % 90 - 200 = 17,6 % 200 - 500 = 5,7 % 500 500 = 0,3 % Das getrocknete warme Gut wurde in einem Zwischenbunker 4 gelagert und von dort durch eine dosierende Zellenradschleuse 5 einem Zyklonwärmetauscher-System 6 mit angeschlossenem kurzen Drehrohrofen 7 aufgegeben. Beim Durchlauf durch das Zyklonwärmetauschersystem 6 wurde das Gut auf eine Temperatur von ca.
780 OC aufgewärmt und dabei kalziniert.
In die Verbindungsleitung 8 zwischen dem Drehrohrofen 7 und der dritten Zyklonstufe 9 wurde aus einem Vorratsbunker 10 feingemahlener Koks als Reduktionsmittel durch eine dosierende Zellenradschleuse 11 und die Leitung 12 dem kalzinierten Gut beigemischt. Die Mischung gelangte über die Zuführungsleitung 13 in den Drehrohrofen 7 und wurde dort bei Temperaturen zwischen 1000 und 1100 °C auf Magnesiumoxyd reduziert.
Die erhaltenen, schüttfähigen, feinkörnigen Magnesiumoxyd-Partikeln wurden im Durchlauf durch den nachgeschalteten Kühler 14 auf ca. 200 OC abgekühlt und in einem Zwischenbunker 15 gelagert. An dieser Stelle betrug das Schüttgewicht 0,28 kg/dm3. Das Gut wurde mit Hilfe einer dosierenden Zellenradschleuse 16 kontinuierlich einer Rohrmühle 17 aufgegeben und darin auf eine Feinheit kleiner 60 /u gemahlen. Die Analyse nach der Zerkleinerung zeigte folgendes Kornspektrum: 0 - 10 /u = 28,2 % 10 - 20 = 18,4 % 20 - 40 = 34,0 % 40 - 60 = 18,3 % 60 = 1,1 % Die Dichte des gemahlenen Gutes betrug nach einer Verweilzeit von 17 min. in der Rohrmühle 0,62 kg/dm3.
Vergleichend hierzu wurde eine entsprechende Charge in der Schwingmühle 18 gemahlen. Die Schwingmühle 18 war zu 65 % mit kugelförmigen Mahlkörpern aus Stahl gefüllt. Die Schwingmühle 18 wurde mit einer Frequenz von 15 Hz und einer Amplitude von 18 mm betrieben. Nach einer Mahldauer von nur 2 min.
ergab sich ein Kornspektrum des zerkleinerten Gutes wie folgt: 0 - 10 /u = 32,6 % 10 - 20 = 18,9 % 20 - 40 = 29,3 % 40 - 60 = 16,2 % > 60 = 3,0 % Die Dichte des gemahlenen Gutes betrug 0,68 kg/dm3.
Das gemahlene Gut, welches eine Temperatur von ca. 210 ° aufwies, wurde anschließend in einem Doppelwellenzwangsmischer 19 durch Eindüsen von Wasser gekühlt und auf eine Feuchte von ca.
7,5 % gebracht. Dieses Gut wurde mittels einer Dosiereinrichtung 20 zunächst einer Walzenformpresse 21 aufgegeben und mit Preßdrücken von ca. 3.500 kg/cm Walzenbreite zu Briketts 3 verpreßt. Die Dichte der Briketts betrug 2,29 kg/dm3.
Ein Vergleichsversuch mit einer Glattwalzenpresse 22 mit dem gleichen Preßdruck ergab Schülpen mit einer etwas höheren Dichte, nämlich mit 2,34 kg/dm Die grünen Formlinge wurden sodann in einem Tunnelofen-Bandtrockner 23 mit Rauchgas von 250 bis 280 oC auf annähernd Wasserfreiheit getrocknet, und sodann in einem Sinterschachtofen 24 bei 2100 °C und mit einer Verweilzeit von 60 min. gesintert.
Die Dichte der gesinterten Briketts betrug 3,35 kg/dm3, während die Dichte der gesinterten Schülpen 3,42 kg/dm3 betrug. Dieses Ergebnis entspricht voll und ganz den Werten der Aufgabenstellung und ist beliebig reproduzierbar.
Patentansprüche Leerseite

Claims

Patentansprüche 9 Verfahren zum Sintern von körnigen bis feinstkörnigen Magnesiumoxyd-Partikeln, welche aus Magnesiumverbindungen, insbesondere Magnesiumkarbonat, Magnesiumsulfat, Magnesiumhalogeniden etc. durch Kalzination und Reduktion gewonnen werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Magnesiumoxydpartikeln zuerst einer Zerkleinerung bei gleichzeitiger Verdichtung unterzogen werden, daß anschließend das verdichtete Gut gekühlt und angefeuchtet wird, daß das angefeuchtete Gut zu Schülpen oder Briketts verpreßt wird, daß die Schülpen oder Briketts getrocknet, und daß die getrockneten Formlinge einem Sinterprozeß unterzogen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkleinerung in einem Manlprozeß mit vorzugsweise hoher Schlagenergie durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mahlprozeß in einer Rohrmühle durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mahlprozeß vorzugsweise in einer Schwingmühle durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kornspektrum des gemahlenen Gutes zwischen 10 und 100 /u, vorzugsweise überwiegend bei ca. 40 liegt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schüttdichte des Gutes im Verlauf der Mahlung annähernd mindestens um einen Faktor 2 erhöht wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte von einem Wert in der Größenordnung zwischen 0,2 und 0,4 kg/dm3 auf einen Wert in der Größenordnung von 0,5 bis 0,8 kg/dm3 erhöht wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das verdichtete Gut durch Zuführen von Wasser gekühlt und angefeuchtet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gut bis zu einem Wassergehalt zwischen 4 % und 10 %, vorzugsweise zwischen 6 % und 8 % angefeuchtet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompaktieren zu Schülpen oder Briketts mit Preßdrücken zwischen 1 bis 10 t/cm ' Walzenbreite , vorzugsweise zwischen 3 bis 5 t/cm Walzenbreite durchgeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßdruck so eingestellt wird, daß die Schülpen respektive Briketts eine Dichte von nicht weniger als 2,2 bis 2,4 kg/dm3 aufweisen.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Trocknungsprozeß der Schülpen bzw. Briketts mit einer Temperatur zwischen 50 und 200 OC beginnt, welche gegen Ende der Trocknung bis gegen 500 OC gesteigert wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinterung der getrockneten Formlinge bei einer Temperatur von ca. 2000 0 und mit einer Verweilzeit von 30 bis 120 min., vorzugsweise ca. 60 min., durchgeführt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorverdichtung während des Mahlprozesses und die anschließende Endverdichtung während des Preßvorganges so aufeinander abgestimmt werden, daß die Sinterdichte der fertiggebrannten Formlinge mindestens 3,3 bis 3,5 kg/dm3 beträgt.