DE1187594B

DE1187594B - Verfahren zur Herstellung von gereinigtem, grosskristallinem Calciumoxyd

Info

Publication number: DE1187594B
Application number: DEF35119A
Authority: DE
Inventors: Dr Karl Hass; Dr Hans-Rudolf Mueller; Peter Hack
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Dynamit Nobel AG
Priority date: 1961-10-12
Filing date: 1961-10-12
Publication date: 1965-02-25
Also published as: SE332418B; LU42506A1; BE623484A; US3251659A; GB1001504A

Description

Verfahren zur Herstellung von gereinigtem, großkristallinem Calciumoxyd Bei vielen metallurgischen Prozessen und für feuerfeste Erzeugnisse werden Stampfmassen bzw. Formsteine bisher vielfach aus Magnesiumoxyd-, Spinell- oder Dolomitmassen eingesetzt. Neuere Untersuchungen zeigten, daß sich Calciumoxydmassen aus Brannt- oder Sinterkalk gegenüber den erwähnten Massen sowohl in metallurgischer Hinsicht als auch in der Standzeit vorteilhafter verhalten. Verschmolzener Kalk weist diese guten Eigenschaften in noch stärkerem Maße auf, jedoch ist es bisher nicht gelungen, Schmelzen in großtechnischem Maße durchzuführen, da keine Verfahren bekannt sind, um geschmolzenen Kalk in der geforderten Reinheit herzustellen.
Von besonderer Bedeutung ist dabei, die beim Schmelzen im Lichtbogen selbst beim Einsatz reinster Graphitelektroden noch mögliche Bildung von Calciumkarbid weitgehend zu verhindern, da dieses das Schmelzgut praktisch unverwertbar macht. Außerdem müssen die im Rohstoff enthaltenen Verunreinigungen durch den Schmelzvorgang so weit als möglich entfernt werden.
Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Herstellung von gereinigtem, großkristallinem Calciumoxyd durch Kristallisation aus einer durch elektrischen Strom erhaltenen Schmelze von gebranntem Kalk, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man gebrannten, technischen Kalk einer Stückgröße von nicht über 40 mm schmilzt und die Abkühlung der Schmelze langsam, bevorzugt stufenweise, so steuert, daß innerhalb von 4 bis 5 Stunden die Spannung von 1 Volt je Zentimeter Elektrodenabstand auf 3 Volt je Zentimeter Elektrodenabstand gesteigert und gleichzeitig die Stromstärke etwa im umgekehrten Verhältnis zur Spannung gesenkt wird, und anschließend, wie bekannt, nach einer Grobzerkleinerung die ausgeseigerten Verunreinigungen mechanisch von den Kalkkristallen abgetrennt werden.

Beispiel In einem Higgins-Lichtbogenofen, wie er z. B. zum Schmelzen von Elektrokorund eingesetzt wird, wurde eine Charge von 13 000 kg Branntkalk nachfolgender chemischer Zusammensetzung geschmolzen:

Si02 . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,380/0

Fe2O3 ................ 0,22%

Ti02 . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,02%

A1202 ................ 0,08%

Na20 ...... . ......... 0,03%

K20 ................. 0,06%

Mg0 ................. 0,0%

CaO ................. 99,210%

Das Rohgut hatte eine Stückgröße von 10 bis 40 mm.

Feingut in der Charge sollte möglichst vermieden werden, da es beim Betrieb des Lichtbogenofens zu lästiger Verstaubung führt. Die Stückgröße sollte nicht über 40 mm liegen, da sonst nicht die Gewähr besteht, daß das Material völlig einwandfrei durchgebrannt ist. Nicht völlig durchgebrannter Kalk führt durch explosionsartige Gasentwicklung zum Verspritzen des flüssigen Schmelzgutes.
Um beim Anfahren des Ofens möglichst schnell zu einem Schmelzbad zu kommen, ist es erforderlich, mit hoher Spannung, und zwar mit etwa 2,5 Volt je Zentimeter Elektrodenabstand anzufahren. Der eigentliche Schmelzprozeß wurde mit niedrigerer Spannung von etwa 1 Volt je Zentimeter Elektrodenabstand weitergeführt. Die Belastung lag bei 10 000 Amp. Nachdem die gesamte Charge eingetragen und geschmolzen war, wurde der Block durch langsame Änderung von Spannung und Stromstärke von unten und von den Seiten her zur Kristallisation gebracht. Dieser für die Ausbildung der Kristalle und für die Reinigung der Schmelze entscheidende Vorgang wurde folgendermaßen durchgeführt: Bei einer Charge von etwa 13 t wurde die Abkühlung gesteuert durch Veränderung von Spannung und Belastung über 4 bis 5 Stunden durch stufenweises Steigern der Spannung von 1 Volt je Zentimeter Elektrodenabstand auf 3 Volt ie Zentimeter Elektrodenabstand und gleichzeitiges stufenweises Senken der Stromstärke etwa im umgekehrten Verhältnis zur Steigexrmg der Spannung. Die im oben beschriebenen Beispiel angewandten Werte sind aus der nachfolgenden Tabelle ersichtlich:

Diese Steuerung geschieht beim Higgins-Ofen durch , Misprechendes §tufenweises Anheben der Elektroden, wodurch der Anteil an Widerstandsheizung im: Schmelzbad verringert und der an Lichtbogenheizung erhöht wird. Nach 5stündiger Abkühlung in -dieser- Weise wurde der Ofen abgeschaltet. Durch diese langsame, gesteuerte Abkühlung bildeten sich von dem gekühlten Ofenboden und von der gekühlten Mantelfläche her sehr reine, große Kalkkristalle' aus. Die Restschmelze wurde durch den Lichtbogen an der Oberfläche des Schmelzbades bis zum Schluß flüssig gehalten und nahm die im Rohgut enthaltenen Verunreinigungen und die auch bei vorsichtigem Schmelzen unvermeidlichen Calciumkarbidanteile auf.

Nach dem Erkalten wurde der Block mit einem Fallgewicht zerkleinert: Die gut erkennbare erstarrte Restschmelze wurde aussortiert und verworfen. Ebenso wurden. durch Sortieren die nicht vollständig durchgeschmölzenen Anteile der Randzone entfernt. hach d,#m kleinem des Blockes wurden nachfolgende Anteile erhalten:

8 270 kg . elzkalkkristalle

' zur weiteren Verwendung,

690 kg unverwertbare Restschmelze,

3 650 kg -nicht vollständig durchgeschmolzene

Randcke,

390 kg Schmelzverlust.

13 000 kg

Das aussortierte, brauchbare Material bestand aus glasklaren, einige Zentimeter großen Kristallen von steinsalzähnlichetn Aussehen: Die chemische Zusammensetzung dieser Kristalle war:

Si02 ................. 0,0010/0

Fe203 ................ 0,006%

Ti02 ................. 0,0010/0

A1203 ................ 0,010/0

Na20 ................ 0,010/0

K20 ................. 0,010/0

MgO................ . 0,02%

CaO ................. 99,95 0/0

Das Schmelzgut wurde in bekannter Weise zerkleinert und in Kornfraktionen klassiert.

Claims

Patentanspruch: Verfahren zur Herstellung von gereinigtem, großkristallinem Calciumoxyd durch Kristallisation aus einer durch elektrischen Strom erhaltenen Schmelze von gebranntem Kalk, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß man gebrannten, technischen Kalk einer Stückgröße von nicht über 40 mm schmilzt und die Abkühlung der Schmelze langsam, bevorzugt stufenweise, so steuert, daß innerhalb von 4 bis 5 Stunden die Spannung von 1 Volt je Zentimeter Elektrodenabstand auf 3 Volt je Zentimeter Elektrodenabstand gesteigert und gleichzeitig die Stromstärke etwa im umgekehrten Verhältnis zur Spannung gesenkt wird, und anschließend, wie bekannt, nach einer Grobzerkleinerung die ausgeseigerten Verunreinigungen mechanisch von den Kalkkristallen abgetrennt werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Gmelins Handbuch, 7. Auflage, Bd. II, S. 204, und B. Auflage, Syst. Nr. 28, Teil B, S. 282.