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Mahlen Feines Steinzeug – Probenaufbereitung in der Keramikindustrie

| Autor / Redakteur: Holger Brecht* / Dr. Ilka Ottleben

Schönes Geschirr ist nicht nur schön anzusehen – im Optimalfall muss es auch einiges aushalten. Auch an die Vielzahl anderer Produkte aus Ton, Keramik oder Schamotte werden heute hohe Qualitätsanforderungen gestellt. Dass diese erfüllt werden, sichert moderne Analytik – jedoch nicht ohne geeignete Probenvorbereitung, hier Vermahlung.

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Abb. 1: An keramische Wekstoffe werden z.T. hohe Anforderungen gestellt.
Abb. 1: An keramische Wekstoffe werden z.T. hohe Anforderungen gestellt.
(Bild: ©Iaroslav Danylchenko (c) - stock.adobe.com)

Tone, Schamotte und Keramiken werden vielseitig eingesetzt und müssen daher unterschiedlich hohen Qualitätsanforderungen entsprechen. Diese Qualitätsanforderungen haben gerade in den letzten Jahren für die weiterverarbeitende Industrie und somit zugleich für die Produzenten eben solcher Schamotte und Keramiken immer mehr an Gewichtung gewonnen. Aufgrund dieser gestiegenen Qualitätsanforderungen werden immer häufiger die Rohstoffe und auch die Fertigprodukte einer genaueren Analytik unterzogen. Dazu zählen die klassischen chemischen und physikalischen Kennwerte sowie die technologischen Daten von Rohstoffen und Fertigteilen z.B.

  • geochemische und mineralogische Zusammensetzung;
  • Temperaturwechselbeständigkeit;
  • Wärmeleitfähigkeit & Wärmeausdehnungskoeffizient;
  • Bruchfestigkeit & Biegefestigkeit.

Aufgrund der sehr inhomogenen Zusammensetzung von Tonen, die zumeist aus verschiedenen Tonmineralien bestehen, wird eine Probenaufbereitung in einem Ton- und Keramiklabor zur weiteren analytischen Verwendung mittels Röntgenfluoreszenz, AAS oder ICP AES zwingend notwendig, da gerade die chemische Zusammensetzung der Rohstoffe entscheidenden Einfluss auf die technischen Eigenschaften der Fertigprodukte nimmt.

Optimal geeignet für diese Art der Probenaufbereitung ist die Fritsch-Planeten-Monomühle Pulverisette 6 classic line, die dank ihrer schnellen und verlustfreien Aufbereitungsmethode besonders effizient arbeitet. Nachfolgend ein Applikationsbeispiel mit einer Achatmahlgarnitur.

Feingemahlene Schamotte

Haupteinsatzbereich der Pulveri­sette 6 classic line ist die Feinzerkleinerung von Mahlschamotte bzw. vorgebrochener Stückschamotte. Die Größe des Aufgabegutes liegt zwischen 0,2 und 5,0 mm.

Tabelle 1: Richtanalyse Achat
Tabelle 1: Richtanalyse Achat
(Bild: Goerg & Schneider)

Die feingemahlene Schamotte wird benötigt, um daraus mit Zusatz von Bentonit, als Bindeton, Muster zur Bestimmung des Wärmeausdehnungskoeffizienten herzustellen. Weiterhin wird die so aufbereitete Probenmenge von ca. 100 g für den Aufschluss zur Schmelztablette in der Röntgenfluoreszenzanalyse eingesetzt, um die chemische Zusammensetzung der Fertigware zu bestimmen.

Die Entscheidung zur Auswahl des Mahlwerkzeuges liegt hauptsächlich in der chemischen Zusammensetzung (Richtanalyse s. Tab. 1) sowie der physikalischen und mechanischen Werkstoffkennwerte des Achats begründet.

Durch die relativ gesehene chemische Neutralität der Zusammensetzung (99,9% SiO2) nehmen somit andere Elemente aus dem Achat, respektive aus der Aufbereitung, keinen oder nur bedingten Einfluss auf Materialeigenschaften wie Brandfarbe, Wärmeleitfähigkeit oder aber Biegefestigkeit der Fertigprodukte. Die Mohs-Härte des Achats mit 6,5 - 7 ist darüber hinaus ebenfalls ausreichend, um der geforderten Aufgabenstellung qualitativ zu 100% gerecht zu werden.

Abb. 2: Vergleich der Gew. % von SiO2 unterschiedlicher Schamotte aus der bisherigen Aufbereitungsmethode (Schamotte A*-C*) mit der Aufbereitungsmethode durch die Fritsch-Planeten-Monomühle Pulverisette 6
Abb. 2: Vergleich der Gew. % von SiO2 unterschiedlicher Schamotte aus der bisherigen Aufbereitungsmethode (Schamotte A*-C*) mit der Aufbereitungsmethode durch die Fritsch-Planeten-Monomühle Pulverisette 6
(Bild: Goerg & Schneider)

Abbildung 2 zeigt, dass der Eintrag an SiO2 als Indikator für die bei der mechanischen Zerkleinerung entstehende Abrasion der Achatmahlgarnitur, trotz des doch deutlich höheren Energieeintrages der Planeten-Kugelmühle gegenüber einer Aufbereitung des Mörserprinzips, bei der anschließenden Analyse fast völlig ausgeblendet werden kann.

Effizient und zeitsparend

Ein weiteres ganz entscheidendes Kriterium für den Kauf der Planeten-Monomühle Pulverisette 6 classic line von Fritsch ist die effiziente Aufbereitung und die damit verbundene Zeitersparnis bei der Probenvorbereitung durch den Mühlentyp einer Planeten-Kugelmühle.

So kann durch den Einsatz der Planeten-Kugelmühle eine Zeitersparnis bei der Probenaufbereitung gegenüber den herkömmlichen mechanischen Aufbereitungen realisiert werden.

* H. Brecht: Fritsch GmbH, 55743 Idar-Oberstein

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