198425. lajstromszámú szabadalom • Energiatakarékos eljárás szintetikus béta-wollastonit és béta- és/vagy alfa wollastonit előállítására
1 198 425 2 szemcsemérete határozza meg, ellentétben azokkal az eljárásokkal, amelyeknél ezen jellemzőket a kvarc szemcsemérete befolyásolja (minden olyan esetben, ha a Si02 tartalmú komponens kristályos). A mészkő szemcseméretének 35—40 fim alá csökkentése a szilárdfázisú reakció hőmérsékletét és idejét nem befolyásolja, vagyis az adott eljárásnál a mészkő szemcseméretének helyes megválasztása a wollastonitgyártás gazdaságosságának egyik kulcskérdése. Felismertük azt, hogy a Si02 füstben az amorf Si02 mellett levő szennyezőanyagok (Fe203, Fe304, A1203, MgO, CaO, K20, Na20, Si) a wollastonitszintézis mineralizátorai, továbbá ezen anyagok beépülnek a wollastonit kristályrácsába, így az optimális kündulási összetételt a Si02-füst és a wollastonit elméleti Si02 tartalma alapján kell kiszámítani. Felismertük, hogy a nyersanyagok nedves homogenizálása utáni szárítási folyamatban egy olyan xerogél struktúra alakul ki (amelyet aprítással nem szabad szétroncsolni), amelynek hevítésekor a wollastonit más reakciómechanizmus alapján képződik, mint a lengyel cikkben ismertetett eljárásnál, azaz átmeneti vegyületként C2 S nem képződik, a xerogél közvetlenül wollastonittá alakul. Az említett közbenső fázis hidraulikus tulajdonságú, ami azt eredményezi, hogy jelenlétében a sajtolóporban nedvesség hatására inhomogenitások (csomók) keletkeznek, ami a sajtolási megmunkálásnál nagyon komoly hibaforrás. Amennyiben a kiindulási anyag kristályos Si02, átmeneti vegyületként még C3S, C3S2 jelenlétével is számolni kell, amely vegyületek közül a C3S szintén hidraulikus tulajdonságú. összefoglalva: mindazon eljárások — amelyeknél a wollastoniton kívül hidraulikus tulajdonságú átmeneti vegyületek keletkezhetnek a technológiai paraméterek nem pontos betartása esetén - a kerámiai felhasználás szempontjából nagyon kérdésesek. A találmány szerint a wollastonitszintézisnél 35- 40 fim alatti átlagos szemcseméretű, 96—98% CaC03 tartalmú mészkőből és a ferroszüícium-gyártásnál keletkező amorf Si02-tartalmú hulladékanyag CaO:Si02 = 1:1 mólarányú keverékéből indulunk ki. Az amorf Si02 tartalmú hulladékanyag 90-91% amorf Si02 mellett 0,5-2% körüli mennyiségben Fe203, Fe304, A1203, MgO, CaO, K20, Na20, Si szennyező anyagokat tartalmaz. A fenti keverék homogenizálását kizárólag nedvesen célszerű végezni. A felesleges vizet szűrőpréseléssel távolítjuk el a szuszpenzióból. Ha a szűrőpréselés után kapott lepényeket 950—1000 °C-on 2—3 órán át hőkezeljük,a termék röntgentiszta ^-wollastonit lesz. Az égetési hőmérséklet növelésével a-és j3-wollastonit keveréke, illetve még további növeléssel a-wollastonit állítható elő. A wollastonitszintézishez kiindulási anyagként nemcsak 96—98% CaC03 tartalmú mészkő, hanem kvarctartalmú mészkő (CaC03 és Si02 geológiai keveréke) is felhasználható. A zagyvarónai Vasötvözetgyárban keletkező hulladékanyagot könnyebb kezelhetőség érdekében vízzel permetezik, így ez az anyag kovasavgéllel cementált amorf Si02. Ez az anyag a technológiai folyamatban a teljesen porszerű amorf Si02-vel azonos módon viselkedik. A gazdaságosság optimuma szempontjából a mészkő átlagos szemcse méretét célszerű 40 fim alattira választani. A homogenizáláshoz legmegfelelőbb golyósmalmot választani, amelynél 1:1:(0,5 —1) őrlendő anyag:őrlőtest:víz tömegarányt célszerű használni. A homogenizálási idő növelhető, de minimálisan 31 óra szükséges a homogén keverék kialakulásához. A homogenizálási idő 4—5 órával csökkenthető, ha a golyósmalomból kivett anyagot hengerszéken bocsátjuk keresztül. Az anyag víztelenítését 105 °C-os szárító kanjában is elvégezhetjük, ilyenkor a szárítandó iszapot samott-tégelyekbe helyezzük. A szárítási idő a tégelyek nagyságától, azaz az elpárologtatandó vízmennyisé;jtől függ. Amenynyiben hulladékhő nem áll rendelkezésre az anyag víztelenítéséhez, úgy legcélszerűbb azt szűrőprés segítségével elvégezni. A szűrőprésből kivett szűrőlepényeket közvetlerül belehelyeztetjük egy ala^tkemence platójára és 1000 °C-on 3 órás tartózkodási idő biztosításával kiégethetjük, a kapott termék röntgentiszta j3 wollastonit lesz. A szűrőlepényeket csigasajtóba is helyezhetjük és legalább 5 mm átmérőjű hengereket préselünk, amelyeket szállítószalag továbbít a forgódobos kemencébe. A kemencéből 2—3 órás tartózkodási idő után kivett anyag röntgentiszta ß-wollastonit. Az alagútkemencés égetés, valamint a forgó dobkemencében történt égetés után az anyagot 63 fim alatti szemcseméretűre őröljük célszerűen golyósmalom alkalmazásával. Találmányunk előnyösen olyan energiatakarékos eljárás szintetikus (3-wollastonit és j3 és/vagy a-wollastonit előállításiíra, melynek során ipari hulladékként keletkező 90,21 tömeg% Si02, 1,21 tömeg% Fe203, 2,69 tömeg% A1203,0,49 tömeg% K20,0,37 tömeg% Na20, 2,68 töneg% S03, o,87 tömeg% CaO, 1,13 tömeg% MgO összetételű, 1,11 tömeg% izz. veszteségű, <0,1 fim szemcseméretű szilícium-dioxid füstöt és 80—98 tömeg% CaC03, 5—20 tömeg% Si02,0,5—3 tömeg% MgC03, <0,1 tömeg% Fe203 összetételű 35—40 fim alatti szemcseméretű mészkövet CaO :Si02 =1:1 mólarányban ismert módon golyósmalomban 5-35 órán át homogenizálunk 40—20 °C-os vízzel, nyersanyag: őrlő test :víz= 1:1:(0,5—1) tömegarány alkalmazásával. Ezt követően a nedvességtartalmat ismert módon S2 árítással vagy előnyösen szűrőprésen 1—1,4 MPa nyomás alkalmazásával távolítjuk el a szűrőlepények 20—25 tömeg% nedvességtartalmárak eléréséig. Ezután az anyagkeveréket hőkezeljük, mégpedig ha 950-1200 °C-on 0,5-3 óráig, előnyösen 950-1000 °C-on 2—3 óráig, akkor röntgentiszta (3-wollastonitot kapunk. Ha 1180—1200 °C-on 1—10 óráig történik a hőkezelés, akkor 50—90 tömeg% a-wollastonit és 50—10 tömeg% 0-wollastonit állítható elő, míg 1300-1320 °C-os 1-2 órás hőkezeléssel röntgentiszta a-wollastonit nyerhető. 1. példa 1,20 m átmérőjű, 1,20 m hosszú golyósmalomba 400 kg lCaO:lSi02 mólarányú (242 kg 35—40 fim alatti szemcseméretű M 40 mészkövet és 158 kg 0,1 fim alatti szemcseméretű Si02 tartalmú füstöt) száraz anyagot mértünk be, amelyhez 200 dm3 vizet adagoltunk és 440 kg Al203-ból készült őrlőtestet. Az őrlőtestek henger alakúak voltak (35 mm 0 és 35 mm hosszúság). Az M-40 felnémeti mészkő 98,0 törneg% CaC03-ot, 0,5-1,0 tömeg% MgC03-ot, max. 0,1 tömeg%Fe203-ot tartalmaz. HCl-ben oldhatatlan része 1,0 tömeg%, míg nedvességtartalma 0,1—0,2 tömeg%. A felhasznált Si02 füst oxidos összetételét táblázatosán adjuk meg: 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
