Nova Patents
WO2010079240A2

Abrasive material

Abstract

The invention relates to a method for producing an abrasive material, preferably for use in abrasive jet cutting, in particular abrasive water jet cutting. According to the invention an effective abrasive agent is to be produced which can be removed without great technical difficulty after use thereof in abrasive jet cutting. The above is achieved, wherein a titanium containing raw material, in particular Ilminite and/or titanium-containing slack is digested with sulphuric acid and from the resulting digestion solution and a digestion residue product is obtained by solid separation, in particular by filtration in the form of a solid-containing mass, in particular as an acid filter cake, optionally stored and provided to an abrasive jet cutting device in particular an abrasive water jet cutting device as abrasive material.

Term

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41 claims: 15 independent, 26 dependent

  1. 1
    Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung eines Abrasivmittels für das Abrasivstrahlschneiden, wobei ein titanhaltiger Ausgangsrohstoff, insbesondere Ilmenit und/oder titanhaltige Schlacke, mit Schwefelsäure aufgeschlossen wird und aus der erhaltenen Aufschlusslösung durch Feststoffabtrennung, insbesondere Filtration, ein AufschlussrücJcstandsprodukt in Form einer Feststoff enthaltenden Masse, insbesondere eines sauren Filterkuchens, hergestellt und vorzugsweise neutralisiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das derart erhaltene Abrasivmaterial in Form des Aufschlussrückstandsprodukts unmittelbar oder nach Aufbereitung in zumindest einem weiteren Prozessschritt als Abrasivmittel in einer Abrasivstrahlschneidvorrichtung, insbesondere einer Wasserabrasivstrahlschneidvorrichtung, eingesetzt wird.
  2. 2
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufschlussrückstandsprodukt mit alkalischen Verbindungen, bevorzugt mit Natronlauge, neutralisiert, danach gewünschtenfalls zwischengelagert und dann in der Abrasivstrahlschneidvorrichtung eingesetzt wird.
  3. 3
    Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufschlussrückstandsprodukt gegebenenfalls unter Zusatz von organischen oder anorganischen Additiven in Form einer Suspension aufbereitet und das so erhaltene Abrasivmaterial der Äbrasivstrahlschneidvorrichtung als suspensionsförmiges Abrasivmittel zugeführt wird.
  4. 4
    Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufschlussrückstandsprodukt vor Zuführung zur Abrasivstrahlschneidvorrichtung in einem Aufbereitungsschritt getrocknet, bevorzugt sprühgetrocknet, wird.
  5. 5
    Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufschlussrückstandsprodukt einem Granulierprozess unterworfen wird.
  6. 6
    Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein granuliertes Abrasivmaterial oder Abrasivmittel hergestellt wird, das eine mittlere Granulat- Partikelgröße von 10 bis 600 μm, insbesondere 30 bis 400 μm, vorzugsweise 50 bis 300 μm aufweist.
  7. 7
    Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abrasivmittel hergestellt wird, das zu mindestens 50 Gew.-% Feststoffgranulatpartikel aus Aufschlussrückstandsprodukt mit einer mittleren Granulatgröße von 3 bis 50 μm, vorzugsweise 10 bis 30 μm, enthält oder aus solchen besteht.
  8. 8
    Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein. Abrasivmittel hergestellt wird, das 0,5 bis 10 Gew.%, insbesondere 3 bis 7 Gew.% an anorganischen Salzen enthält.
  9. 9
    Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Neutralisierung des Aufschlussrückstandsproduktes oder vor der Trocknung des Abrasivmaterials diesem 0,5 bis 30 Gew.%, insbesondere 3 bis 10 Gew.% an Wasserglas (gerechnet als SiO 2 ) zugegeben wird.
  10. 10
    Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abrasivmaterial oder Abrasivmittel hergestellt wird, das mindestens 10 Gew.% TiO 2 , bevorzugt mindestens 30 Gew.% TiO 2 enthält.
  11. 11
    Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Abrasivmaterial oder Abrasivmittel aus einem chromhaltigen und/oder zirkonhaltigen und/oder titanhaltigen und/oder aluminiumhaltigen Roh- oder Einsatzstoff, insbesondere Erz, verwendenden Aufbereitungs- oder Verarbeitungsprozess stammende Rückstände oder Nebenprodukte zugemischt werden, wobei das derart erhaltene Abrasivmaterial oder Abrasivmittel mindestens 10 Gew.-% Aufschlussrückstand enthält.
  12. 12
    Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Abrasivmaterial Quarz, insbesondere Granatsand, zugemischt wird.
  13. 13
    Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das titanhaltige Abrasivmaterial in eine wässrige Suspension überführt wird und diese Suspension mit Hilfe eines organischen Additivs, bevorzugt eines Polyacrylates, stabilisiert wird.
  14. 14
    Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass 0,01% bis 10%, bevorzugt 0,5% bis 4%, an organischen Additiven bezogen auf den wasserunlöslichen Feststoff zugegeben werden.
  15. 15
    Abrasivmittel, dadurch gekennzeichnet, dass es titanhaltiges Abrasivmaterial bestehend aus einem oder enthaltend ein Zwischen- oder Nebenprodukt aus der Titandioxidproduktion, insbesondere Aufschlussrückstand, enthält, welcher Aufschlussrückstand bei der Herstellung von Titandioxid nach dem Sulfatverfahren anfällt, wobei das Abrasivmaterial 0,5 bis 20 Gew.%, insbesondere 3 bis 8 Gew.% an Alkalisulfat bezogen auf den wasserunlöslichen Feststoffanteil enthält und in getrockneter Form vorliegt .
  16. 16
    Abrasivmittel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Abrasivmaterial in Form eines Granulats mit einer mittleren Granulat-Partikelgröße von 10 bis 600 μm, vorzugsweise 30 bis 400 μm, insbesondere 50 bis 300 μm, vorliegt.
  17. 17
    Abrasivmittel, dadurch gekennzeichnet, dass es titanhaltiges Abrasivmaterial bestehend aus oder enthaltend Zwischen- oder Nebenprodukte aus der Titandioxidproduktion, insbesondere Aufschlussrückstand, enthält, welcher Aufschlussrückstand bei der Herstellung von Titandioxxo! nach dem Sulfatverfahren anfällt, wobei das titanhaltige Abrasivmaterial als wässrige Suspension vorliegt und 0,1 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 3,5 Gew.-% an einem organischen Dispergierhilfsmittel, bevorzugt einem Polyacrylat, jeweils bezogen auf den wasserunlöslichen Feststoff enthält.
  18. 18
    Abrasivmittel nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass es als wässrige Suspension mit einem Feststoffgehalt von 60 bis 75 Gew-% vorliegt.
  19. 19
    Abrasivmittel nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass sein Feststoffanteil eine Primärpartikelgröße mit einem d 90 -Wert von weniger als 50 Mikrometer, bevorzugt weniger als 15 Mikrometer, besonders bevorzugt weniger als 10 Mikrometer, aufweist.
  20. 20
    Abrasivmittel nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass es als organisches Additiv ein Polyacrylat enthält.
  21. 21
    Abrasivmittel nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass es zumindest 50 Gew.-% granuliertes Aufschlussrückstandsprodukt in Form von Feststoffgranulatpartikeln mit einer mittleren Partikelgröße von 3 bis 500 μm, bevorzugt 10 bis 30 um, enthält .
  22. 22
    Abrasivmittel nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass es Aufschlussrückstandsprodukt mit SiO 2 -Zusatz enthält.
  23. 23
    Abrasivmittel nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass es nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14 hergestellt ist.
  24. 24
    Verwendung von Zwischen- oder Nebenprodukten aus der Titandioxidproduktion, insbesondere den bei der Herstellung von Titandioxid nach dem Sulfatverfahren anfallenden Aufschlussrückstand, gegebenenfalls in Mischung oder zusammen mit anderen Abrasivmitteln, als Abrasivmittel zum Abrasivstrahlschneiden, insbesondere Wasserabrasivstrahlschneiden.
  25. 25
    Verwendung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass ein nach einem der Ansprüche 1 bis 14 aus einem Abrasivmaterial hergestelltes Abrasivmittel verwendet wird.
  26. 26
    Verwendung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abrasivmittel nach einem der Ansprüche 15 bis 23 verwendet wird.
  27. 27
    Abrasivstrahlschneidverfahren, insbesondere Wasserabrasivstrahlschneiden, bei welchem ein Materialstück mittels eines zugesetztes Abrasivmittel aufweisenden Fluidhochdruckstrahls bearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aufschlussrückstandsprodukt aus der Titandioxidproduktion als Abrasivmaterial enthaltendes Abrasivmittel eingesetzt wird.
  28. 28
    Abrasivstrahlschneidverfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Abrasivmittel 1 bis 100 Gew.%, insbesondere 50 bis Gew.%, bevorzugt 100 Gew.% an Aufschlussrückstandsprodukt aus der Titandioxidproduktion als Abrasivmaterial enthält.
  29. 29
    Abrasivstrahlschneidverfahren nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Abrasivmittel das Aufschlussrückstandsprodukt aus der Titandioxidproduktion als Pulver enthält.
  30. 30
    Abrasivstrahlschneidverfahren nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Abrasivmittel das Aufschlussrückstandsprodukt aus der Titandioxidproduktion als Granulat enthält.
  31. 31
    Abrasivstrahlschneiden nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Abrasivmittel das Aufschlussrückstandsprodukt aus der Titandioxidproduktion als Suspension enthält.
  32. 32
    Abrasivstrahlschneidverfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Abrasivmittel das Aufschlussrückstandsprodukt und Quarz, insbesondere Granatsand, enthält.
  33. 33
    Abrasivstrahlschneidverfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Feststoffbestandteil des Abrasivmittels nach dem Abrasivstrahlschneiden, insbesondere Wasserabrasivstrahlschneiden, aufgefangen und gegebenenfalls mit anderen Rückständen des Wasserabrasivstrahlschneidens einer Verwertung in einem Schmelzofen, insbesondere einem Hochofen, zugeführt wird.
  34. 34
    Abrasivstrahlschneidverfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass zuvor eine Aufbereitung in Form einer Klassierung und/oder Trocknung vorgenommen wird.
  35. 35
    Abrasivstrahlschneidverfahren nach einem, der Ansprüche 27 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass es in unmittelbarer räumlicher Nähe zum Ort des Anfallens des Aufschlussrückstandsproduktes durchgeführt und gebrauchtes Abrasivmittel in den Prozess zur Herstellung des Aufschlussrückstandsprodukts rückgeführt wird.
  36. 36
    Abrasivstrahlschneidverfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass ein titanhaltiges Abrasivmittel mit mindestens 5 Gew.-% TiO 2 , bevorzugt 25 bis 85 Gew.-% TiO 2 , eingesetzt wird.
  37. 37
    Abrasivstrahlschneidverfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass das titanhaltige Abrasivmittel gemahlener Ilmenit, gemahlene Titanschlacke oder AufSchlussrückstand, der bei der Herstellung von Titandioxid nach dem Ξulfatverfahren als unlöslicher Rückstand anfällt und aus der sogenannten Schwarzlösung abgetrennt wird, enthält.
  38. 38
    Abrasivstrahlschneidverfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass das titanhaltige Abrasivmittel den SiO 2 -haltigen Rückstand enthält / der bei der Herstellung von Titandioxid nach dem Chloridverfahren beim Verfahrensschritt der Chlorierung anfällt und von den erhaltenen Metallchloriden abgetrennt wird.
  39. 39
    Abrasivstrahlschneidverfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass das Abrasivmittel durch Siebung, Klassierung mittels Hydrozyklon oder anderer Klassieraggregate auf eine mittlere Teilchengröße von weniger als 50 Mikroometer, bevorzugt auf weniger als 15 Mikrometer, besonders bevorzugt auf weniger als 10 Mikrometer, aufbereitet wird.
  40. 40
    Abrasivstrahlschneidverfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass der aus einer Abrasivschneidvorrichtung austretende Fluidhochdruckstrahl- oder Abrasivstrahldurchmesser oder der Düsendurchmesser der Abrasivschneidvorrichtung, aus dem der Abrasivstrahl austritt, kleiner als 0,5 mm, bevorzugt kleiner als 0,2 mm, ist.
  41. 41
    Abrasivstrahlschneidverfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass das gebrauchte Abrasivmittel wieder in den konventionellen Prozessstrom des AufSchlussrückstandes bei der Titandioxidherstellung zurückgeführt wird.
Independent claims41