DD268235A1 - Verfahren zur hochgradientenmagnetscheidung feinkeramischer teilversaetze in der unmittelbaren versatzmassenvorbereitung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hochgradientenmagnetscheidung feinkeramischer Teilversaetze in der unmittelbaren Versatzmassenvorbereitung. Die Veredelungstechnologie HGMS (Hochgradientenmagnetscheidung) war bisher in der feineramischen Industrie nicht oekonomisch einsetzbar, da sich weitere aufwendige technologische Stufen, wie die Entwaesserung der bereits dispergierten Truebe des unmagnetischen Produktes (UP) notwendig gemacht haetten. Durch die Auftrennung in Teilversaetze und Zumischung der restlichen Versatzkomponenten nach HGMS in restfeuchtearmen und pulverfoermigen Zustand kann eine Feststoffanreicherung in der Suspension bewirkt werden, die den herkoemmlich angemischten Masseversaetzen fuer Giess- und Drehmassen entspricht. Vorteile sind: unkomplizierte Einpassung in bestehende Technologie; oekonomisches Verfahren, da nur schadstoffreiche Massekomponenten behandelt werden; direkte Einflussnahme des Finalproduzenten auf die Versatzmassenveredelung; Eleminierung von Transportverunreinigung und -verlusten hochveredelter Rohstoffe.
Description
Verfahren zur Hochgradientenmagneteoheidung feinkei'araisoher Teilversätze in dor unmitte?.baren Versatzmassenvorbereitung
Anwendungsgebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dem die mittels Hoohgradientenmagnetscheidung, im weiteren Text HGMS, von Sohadstcffen gereinigten feinkeramischen Versatzanteile durch Mischen mit anderen pulverförmig oder in hoohviskosen Suspensionen vorliegenden Versatzkomponenten so mit Feststoff angereichert werden, daß ein unmittelbarer Einsatz als Gleümassen oder η ich Sprühtrocknung als Drehmassen möglich wird. Eine Anwendung ist in der Fainkeramik, vorzuguweise der Geeohirrporzellanherstellung, gegeben.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Die Behandlung ailikatischer Rohstoffe mit HGMS, insbesondere von Sohlämmkaolinen, ist seit 1969 durch IANNICELLI et al (US 3471011) bekannt. Die Anwendung auf Felaspäte und Feldspat-Quarzgemisohe nach dem bekannten Verfahren erfolgte 1978 durch ARVIDSON et al. Für die im wesentlichen aus den genannten Rohstoffen bestehenden foj-nkeramisohen Versätze ist die iIGMS als Veredelungstechnologie bisher nicht ökonomisch einsetzbar. Praktisch ist es auch international bisher bei der HGMS-Behandlung einzelner Komponenten, vorwiegend der Kaoline, bei den RohstoffProduzenten geblieben. Die HGMS fein- un . feinstkörniger silikati«scher Substanzen erfolgt in Suepensionsform vorzugsweise bei Feststoffgehalten zwischen 15 und 25 %, max. bei 30 %t da bei höherer Trtlbedichte und damit gleichfalls höherer Viskosität der Suspension Eigenschaftsänderungen wie Komprimierung oder Deformation des Stahlfasergewebes der Matrix eintreten, die zum Blockieren und damit zu Störungen im Verfahren führen. Die bei der feinkeramisohen Formgebung im Gieß- oder Drehverfahren notwendigen Verhältnisse Feststoff : Wasser stehen zu der Limitierung des HGMS-Verfahrens im Widerspruch (Gießmasso 30 - 35 %, Wassergehalt, Drehmasse 15 - 25 % Wassergehalt). Eine Entwässerung des unmagnetisehen Produktes (UP) der HGMS ist aufwendig und ökonomisch nicht relevant. Gegenwärtig kann Einfluß auf die Qualität der Ver-
sätze und damit die Reinheit dee keramischen Brennsoherbens nur duroh Auswahl möglichst sohadatoffarmer Rohstoffe wie Kaoline, Feldspäte, Feldspat-Quarz-Gemische genommen werden.
Eine Anwendui.g auf fertige Masseversätze oder Teilversätze beim feinkeramischen Finalproduzenten iat nioht bekannt.
Ziel der Erfindung
Es ist deshalb das Ziel der Erfindung, ein Verfahren zu entwickeln, das einen ökonomisch rationellen Einsatz und eine technisoh leioht praktizievbare Einbindung der Veredelungsteohnologie HGMS für feinkeramisohe Rohstoffe ermöglicht und damit eine deutliche Verbesserung des Soherbenweißgrades bewirkt.
Darlegung des Wesens der Erfindung
technische Aufgabe
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die HGMS so in das bestehende Verfahren einzugliedern, daß durch nachfolgende technologische Stufen der Feststoffgehalt im UP auf die zur formgebenden Verarbeitung notwendigen Werte von 15 - 35 % angehoben werden kann, ohne daß dabei andere Parameter, wie Dispergierzustand, Körnungsspektrum oder Homogenisijrungsgrad der Masse negativ beeinflußt werden.
Merkmale der Erfindung
Erfindungsgemäß werden die Bestandteile der feinkeramischen Versatzmasse ausgewählt, die entsprechend des Gehaltes an abtrennbaren para- und ferromagnetischen Schadstoffen erfolgreich einer HGMS unterzogen werden können. Es sind dies vorzugsweise Feldspäte und Feldspat-Quarz-Gemisohe sowie Kaoline mit überwiegend freien Eisen- und Titanphasen im Fein- und Feinstkornbereich (bis 0,001 mm) als verunreinigende und/oder färbende Verbindungen. Entsprechend den UbI iohen Masseversätzen sollte der Anteil der Feldspäte bzw. Feldspat-Quarz-Geinisohe an neu zugeflihrten Rohstoffen insgosanit zwischen 35 und k5 %, vorzugsweise um 40 % liegen.
Insgesamt, unter Einbeziehung eines oder mehrerer Kaoline, dürfen jedooh 50 % der Gesamtversatznasse nioht überschritten werden. Sie werden gemeinsam unter anteilmäßiger Elektrolytzugabe feststoffbezosen zum Gesamtelektrolytgehalt des Masseversatzes duroh Rührwerk init Wasser gemischt und anschließend einer Naßmahlung in Trommelmühlen unterzogen. Der einzustellende Featstoffgehalt (26 - 30 %) entspricht bereits der notwendigen Betriebsdiohte für die HGMS von etwa 1,2h bis 1,26 g/om3. Die Mahlung bewirkt gleichzeitig eine ausreichende Homogenisierung des Teilversatzes, wobei die zur Anwendung kommenden Dispergatoren eine optimale Kornvereinzelung und damit Freisetzung der Schada/offphase bewirken. Außerdem wird aber eine optimale Verflüssigung der Suspension als wesentliche Vorbedingung der HGMS erreicht. Solche einsetzbaren in der Feinkeramik üblichen Dispergatoren .lind Vorzugsweise Soda (Na5CO,-) und Mischungen mit Wasserglas. Diese TeilversatztrUbe wird nach einer Absiebung, vorzugsweiseά 90 um, und unter Wegfall der sonst üblichen konventionellen Enteisenung duroh Permanent- oder Elektromagneten dem HGMC Aufgegeben. Für die HGMS ist ein elektromagnetisches Primärfeld (Hinterjrundfeld) von mindestens 1,0 T zu schaffen. Die Durchströmungsgesohwindigkeiten der Suspension durch die Matrix sollten dabei 10 mm . see nioht überschreiten. Zum Einsatz sollte eine nioht zu feinfasrige Stahlwollematrix kommen.
Unter den genannten Bedingungen soll ein UP entstehen, das noch mindestens 90 % dea aufgegebenen Feststoffes enthält. Dae Magnetprodukt (MP) ist auf Grund seiner relativ groben Kor: zusammensetzung leicht zu entwässern und wegen seiner hohen Schadstoffkonzentration zu verwerfen. Es kann in einem Sohluffteich sedimentiert werden und stellt kein umweitbelastendes Abprodukt dar. Aus dem Feststoffanteil des UP (25 - 29 %) läßt sich die Menge restlicher bildsamer Rohstoffe berechnen, die notwendig ist, um den für die fertige Versatzmasse erforderlichen Gesamtstoffgehalt zu erreichen. Diese restlichen Rohstoffe (schadstoffarme Kaoline) werden mit ihrem Restfeuohtegehalt von 5 - 12 % als pulverförraige Substanzen dem unmagnetischen Produkt (UP) zugeführt und in geeigneten hoohtourigen Lösern (Turbolöser) gemischt, welche eine ausreichende Homogenisierung der hochvi^kosen Suspensionen garantieren. Außerdem erfolgen hierbei die restlichen Elektrolytzugaben sowie die Zuführung der ca. 5 % Trookenbruch und 25 - 30 % Späne aus der Formgebung mit 20 - 25 % Wassergehalt zu der Gesaratversatzmasse. Damit sind ohne die rUckgefUhrten Substanzen Feststoffgehalte von 58 - 62 % (1,57 - 1,bU g/om2 Trübediohte)
realisierbar mit diesen 60 - 67 %. Die konventionelle Entwäaserung durch Fi.lterpressen kann damit für Gießmassen entfallen, eine Sprühtrocknung in Vorbereitung der Drehmaasenherstellung ist problemlos anzuschließen. Der Einsatz in der Gießformgebung setzt Wassergehalte von 30 - 35 % in der Hasse, für plastische formgebung (Drehen) 15 - 25 % voraus.
AusfUhrungsbeispiel 1
Aus einer Versatzvariante
bildsame Rohstoffe: Kaolin Seilitz 5.0 %
Kaolin BZ ϋϋ,ίί %
Kaolin Oka 23,0 %
Kaolin Spergau 10,0 %
Hartstoffe: Feldspat
Seixigal (Portug.) 9,8'%
Feldspatsand Kahla 30,0 f.
wurden die Hartstoffe gemeinsam mit dem Kaolin Spergau in einer Laborkugelmühle bei 28 % Feststoffgehalt vermählen. Eine Absiebung erfolgte auf έ 63 μη. Zur dispergierung wurden anteilmäßig zunächst 0,35 % Na„C0_ und 0,2 % Wasserglas zugesetzt. Der Gesamtgehalt dee Teilversatzes an FOpOo betrug 0,31 % und an TiO2 0,15 %.
Die HGMS erfolgte an einem Laborgerät bei einem Hintergrundfeld von 1,9 T und einer Durchströmungsgeschwindigkeit der Matrix von 6,8 mm . see . Das entstehende UP wies einen Feststoffgehalt von 27 % auf, das Ausbringen an UP betrug 92 %, einschließlich eines wiederverwendungsfähigen Spt'.lproduktes. Der Fe-O-3-Gehalt im UP wurde zu 0,21 % und der TiOg-Gehalt zu 0,09 % bestimmt. Ein Vermischen mit der Restmenge an Dispergatoren sowie den übrigen lufttrockenen Kaolinen mit Hilfe einer Dispermatscheibe ergab einen noch gut fließfähigen Schlicker von 66,7 % Feststoffgehalt (Litergewioht 1700 g).
Ausi'Uhrungsbeispiel 2
Die im ersten Beispiel gumannte Versatzvariante kann durch den Einsatz anderer, vorzugsweise einheimischer Feldspatrohstoffe variiert werden, d.h. durch die Anwendung der HGHS auf keramische Teilveraätse wird ea möglich, bisher für diese Zwecke nicht benutzte Feldspatrohstoffe einzusetzen. Bei geeigneten Feldspatträgern ist, wie aus einigen Beispiolen hervorgeht, eine Schadstoffreduzierung bis auf die Gehalte vergleichbarer konventioneller Vereatzfeidspäte möglich. Ausschlaggebendes Kriterium fUr die Ersetzbarkeit ist jedoch die Farbe des Brennscherbens, die möglichst weit an optisch "Weiß" angenähert sein muß.
| TiO2 | Gehalte (%) | .Prod.d.HGHS | |
| 0 - | 0,20 | unmagn | TiO2 |
| Ausgangsmaterial | 0,28 | Fe2O3 | 0,12 |
| Fe2O3 | 0,17 | 0,15 | 0,10 |
| 1,75 | 0,26 | 0,10 | |
| 1,70 | 0,15 | ||
| 1,22 |
Quarzpoi'phyr Dornreichenbach Granit Heberndorf Dobritzer Quarzporphyr
Seixigal (Portugal) 0,18 0,08
Nach der Farb-TGL 34 329, Fachbereichsstandard Geologie v. 1. 1. 1981, sind die Farben des bei 138ü°C erzeugten Schmelzflusses folgendermaßen einzuordnen.
UP Quarzporphyr Dornreichenbach (feinstkornbereinigt) weiß (grau)
und heller W.G.
UP Granit Heberndorf (feinstkornbereinigt) weiß (grau)
und heller W.G.
UP Dobritzer Quarzporphyr (feinstkornbereinigt) weiß (grau) W.G.
Seixigal (Portugal) hellblaugrau HAG
UP = unmagnetisches Produkt der HGHS
Für die keramtechnischen Eigenschaften der Versatzmasse ist wichtig, daß durch eine Optimierung der Komponenten die Hauptelementgehalte (SiOg, Al3O3, K3O, NagO eingehalten werden, was durch z.B. eine Verringerung des Feldspatsandanteiles zugunsten der anderen eingesetzten Feldspäte möglich ist.
Die Variation der Versatzmassenanteile muß unter Einhaltung der vorgegebenen Peststoffgehalte erfolgen und die insgesamt ζυ behandelnden Komponenten dürfen nicht mehr als 55 % der Gesamtmasse ausmachen.
Die Variationsmöglichkeiten erstrecken eich ebenso auf den möglichen Anteil schadstoffreioher Kaoline.
Claims (5)
- ErfindimgsansprUohe1. Verfahren zur HGHS feinkeramiaoher Teilversätze, gekennzeichnet daduroh, daß die gemeinsam aufgemahlenen Versatzkomparenten, die 40 - 50 % der Gesamtversatzmasse repräsentieren, in eine wäßrige Suopension mit 26 - 30 % Feststoffgehalt und dem entsprechenden Dispergatorenanteil Überführt, aus dieser nach Absiebung <:90 um mittels der HGKS färbende und/oder pigmentierende Eisen- und Titanphaaen abgetrennt, dem entstehenden UP (26 - 30 % Feststoff gehalt) anteilmäßig auf den Feste-.of fgehalt naoh HGMS die noch fehlenden Dispergatorraengen und der restliche Feststoff unter hohem Energieeintrag zugesetzt und durch liese Eindiokung am 58 - 62 % Feststoff gehalt weiterverwendungsfähige Versatzmassen hergestellt werden.
- 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet daduroh, daß innerhalb der die Eindickung garantierenden Feststoffgehaltgrenzen ein beliebiger substanzieller Austausch erfolgei' kann, ie naoh dem ökonomischen Effekt und den rohstoffspezifischen Eignungen.
- 3. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die notwendigerweise zur HGHS eingesetzten Dispergatoren subatanziell im Produkt wirksam bleiben und damit gleichzeitig die optimale Verflüssigung der fertigen Versatzmassen gewährleisten.
- 4. Verfahren nach Punkt 1 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß die dem UP zuzusetzenden bildsamen Rohstoffe duroh ihre pulverförmige Beschaffenheit und Korngrößenzusammensetzung unter den Bedingungen optimaler Dispergierung undhohen Energieeintrages durch einen entsprechenden Löser eine gleichmäßige Verteilung und damit hinreichende Homogenität der fertigen Versatzmasse gewährleisten.
- 5. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet durch eine erhebliche Reduzierung der fein- und feistdispersen Eisen- und Titanphasen und dadurch bedingte vollständige Eliminierung pigmentierender Partikel und deutliche Verminderung färbender Verbindungen im feinkeramischen Brennscherben.ILr ItA.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|---|
| WO2010094771A2 (en) | 2009-02-20 | 2010-08-26 | Nanobiomatters Industries, S.L. | Procedure to improve ball clays to be used in the manufacture of ceramic products |
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1988
- 1988-01-11 DD DD31216188A patent/DD268235A1/de not_active IP Right Cessation
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