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Verfahren zur Veränderung der physikalischen Eigenschaften von fein verteilten silikatischen Mineralstoffen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Veränderung der physikalischen Eigenschaften von fein verteilten silikatischen Mineralstoffen. Derartige Stoffe, die meist chemisch indifferent sind und in verschiedenen Industriezweigen als Füll-oder Farbstoffe oder als Besehwerungsmittel ausgedehnte Verwendung finden, weisen häufig trotz richtiger chemischer Zusammensetzung unzulängliche physikalische
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sichtlich ihres Verhaltens zu den andern bei der Weiterverwendung in Frage kommenden Stoffen, Färbung usw. auf, die ihrer Verwendung im Wege stehen.
Im Sinne der Erfindung erreicht man die verlangte Änderung der physikalischen Eigenschaften dadurch, dass man die silikatisehen Mineralstoffe in einer Flüssigkeit durch Aufschlämmen fein verteilt und auf den Teilchen einen schwerlöslichen Stoff oder auch deren mehrere adsorbieren lässt. Vorzugsweise wählt man als zu adsorbierende Stoffe schwerlösliche Salze, die man in der Flüssigkeit, in welcher der silikatische Mineralstoff aufgeschlämmt ist, durch Umsetzen der Komponenten zur Entstehung kommen lässt.
Die silikatischen Mineralstoffe, wie z. B. Ton, Kaolin, serizitische Erden usw., die bekanntlich in grossen Mengen in den verschiedenen Industrien als Füllstoffe und zu Streiehzweeken bei der Herstellung glänzender Oberflächen Verwendung finden, erweisen sich nicht immer und in allen Fällen zu den gedachten Zwecken brauchbar, besonders dort, wo bestimmte Eigenschaften verlangt werden. Diese Eigenschaften der Mineralstoffe bestehen im wesentlichen darin, dass sie sich leicht mit Wasser zu einem vollkommen gleichförmigen Brei anrühren lassen und in verdünnter wässeriger Suspension eine bestimmte Absetzgeschwindigkeit zeigen, wozu noch in vielen Fällen reinweisser Farbton kommt. Ausserdem verlangt man in den verschiedenen Industrien ein ganz bestimmtes Verhalten der Füllstoffe zu den andern Reagentien, welche bei der Fabrikation Anwendung finden.
Die Erfindung ermöglicht es, silikatische Mineralstoffe, wie Ton, Kaolin, Kieselgur u. dgl., beliebiger Herkunft derart zu veredeln, dass sie hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften und ihres Verhaltens bei ihrer Weiterverwendung die bestmöglichen Bedingungen bieten. Diese Veränderung wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass man auf den in Wasser aufgeschlämmten Mineralteilchen ein schwerlösliches Salz zur Adsorption bringt. Infolge seiner geringen Wasserlösliehkeit bleibt das adsorbierte Salz auf den aufgeschlämmten Mineralteilchen haften, sobald diese von der Flüssigkeit getrennt werden.
Es ist vorteilhaft, wenn das betreffende Salz in Wasser nicht ganz unlöslich ist, damit bei der praktischen Verwendung des veredelten Naturproduktes ein kleiner Teil des adsorbierten Salzes in Lösung geht, durch dessen Ionenladung die elektrostatische Ladung der festen Teilchen im Medium bewirkt wird, welche als die Ursache des verlangten physikalischen Verhaltens anzusehen ist.
Als besonders vorteilhaft hat sieh Calciumsulfat erwiesen, welches nicht nur in Wasser, sondern auch in Alkalien und Säuren schwer löslich ist, jedoch eine bestimmte Löslichkeit besitzt, welche genügt, um Ca-und SO4-Ionen in die Flüssigkeit bei neutraler Reaktion derselben zu entsenden, welche je nach der gewünschten Konzentration die physikalischen Eigenschaften des Materials zu verändern vermögen. Caleiumsulfat ist ausserdem ein Weisskörper, der, in der beschriebenen Weise auf den Mineralteilehen zur Entstehung gebracht, genügendes Deckvermögen besitzt, so dass neben der physikalischen Veränderung der behandelten Stoffe noch eine Farbaufhellung durch Überziehen der Teilchen mit einer Schicht dieses Körpers erreicht wird.
Es wird gerade durch Caleiumsulfat-Adsorption die Affinität der Füllstoffe zu den andern Rohstoffen, wie sie im allgemeinen verwendet werden, besonders günstig beeinflusst.
Man erreicht die Bildung des auf den Mineralteilchen zu adsorbierenden, verhältnismässig schwerlöslichen Salzes dadurch, dass man in der wässerigen Aufschlämmung der festen Teilchen die Bildung eines derartigen Salzes sich vollziehen lässt, indem man geeignete Stoffe, wie Säuren, Basen, Salze, zufügt, welche durch ihre gegenseitige Einwirkung ein geeignetes Salz entstehen lassen. Bei der Auswahl der zuzusetzenden Stoffe muss man darauf Rücksicht nehmen, ob die silikatischen Mineralstoffe einem Schlämmprozess unterworfen wurden und sodann mit einem sauren oder einem alkalischen Reagens koaguliert worden sind.
Wurde nach dem Schlämmprozess zur Koagulation ein Reagens verwendet, welches nach Zugabe eines oder mehrerer anderer Stoffe ein schwer lösliches Salz bildet, so kann dies im vorliegenden Verfahren bereits berücksichtigt werden, wie z. B. in dem Falle, wenn die Koagulation mittels Kalkmilch oder mittels Schwefelsäure oder Aluminiumsulfat erfolgte. Verwendet man als eine Reaktionskomponente einen Stoff, welcher ausser der oben angegebenen Salzbildung auch noch eine bleichende Wirkung mit sich bringt, z. B. Natriumhydrosulfit in handelsüblicher Pulverform, so wird gleichzeitig die unter Umständen erforderliche Bleiehung erzielt.
Aus der Fachliteratur ist bekannt, die Eigenschaften fein verteilter Mineralstoffe, z. B. Kaolin und Ton, dadurch zu verbessern, dass man die Stoffe im Wasser aufschlämmt und der Aufschlämmung
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ein Peptisationsmittel, wie Ätzkali, Soda, Metaphosphate, Pyrophosphate usw., zusetzt, um die Abscheidung der Verunreinigungen zu ermöglichen bzw. zu erleichtern. Um die peptisierten Stoffe aus ihrer wässerigen Suspension ausbringen zu können, fügt man koagulierend wirkende Mittel hinzu, wie z. B. Aluminiumsulfat oder Alaun. In keinem dieser Fälle wird auf den Mineralstoffteilchen eine Adsorption eines schwerlöslichen Salzes bewirkt. Ferner ist auch die Verwendung von schwefliger und hydroschwefeliger Säure bzw. ihrer Salze als Bleichmittel für Mineralstoffe bekannt.
Beispiel 1 : Es liegt ein fast weisser, sehr fetter Ton in kleinen, harten, sehr schwer auflösbaren Stücken vor. Dieser wird in Wasser durch mechanische Bearbeitung aufgeschlämmt und von den groben Bestandteilen, die sich nicht lösen lassen, getrennt. Sodann wird der Aufschlämmung Kalkmilch zugesetzt, u. zw. etwa loo auf die Menge des aufgeschlämmten Tones gerechnet. Der Ton wird dadurch koaguliert, so dass die Teilchen sich als Schlamm zu Boden setzen. Das überstehende klare Wasser wird abgehebert, der Schlamm gut durchgerührt und mit weiteren 1-20/00 Kalkmilch versetzt. Unter fortwährendem Durchrühren wird mit Schwefelsäure neutralisiert. Der sich so ergebende Schlamm kann leicht in einer Filterpresse vom Wasser getrennt werden.
Nach dem Trocknen verteilt sich das so behandelte Material leicht und gleichmässig im Wasser, ergibt einen glatten Brei und zeigt alle gewünschten vorbeschriebenen physikalischen Eigenschaften.
Beispiel 2 : Es liegt ein Kaolinschlamm vor, der aus Rohkaolin durch mechanische Schlämmung und Koagulation mittels Kalkmilch gewonnen wurde und der ein spezifisches Gewicht von 1'3 aufweist.
Dieser Schlamm wird in einem Mischgefäss mit Schwefelsäure von 600 Bé neutralisiert. Sodann fügt man Natriumhydrosulfit in Pulverform, u. zw. 10/00 auf die in der Suspension vorhandene Menge Trockensubstanz und Schwefelsäure von 600 Bé in der doppelten Gewichtsmenge des Bleichmittels zu, worauf man 30-60 Minuten rührt. Es wird nun mit Kalkmilch annähernd neutralisiert und wieder 30-60 Minuten
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von Wärme.
Beispiel 3 : Es liegt ein Kaolinschlamm vor, der aus Rohkaolin durch mechanisches Schlämmen und nachträgliche Koagulation mit Aluminiumsulfat gewonnen wurde. Dieser Kaolinschlamm, der das spezifische Gewicht 1'35 aufweist, wird in einem Mischgefäss mit Schwefelsäure, u. zw. mit 2-30/00 auf die suspendierte Trockensubstanz gerechnet versetzt und mindestens 30 Minuten lang gerührt. Sodann wird Kalkmilch bis zur neutralen Reaktion zugesetzt und der Schlamm aufgearbeitet wie im Beispiel 2.
Beispiel 4 : Es liegt ein Schlamm von Asbestine vor, welcher beim Schlämmen von Asbestine gewonnen wurde. Dieser Schlamm wird in einem Mitchgefäss abwechselnd mit llSO, und Kalkmilch versetzt ; wenn erwünscht, können neben Schwefelsäure Hydrosulfit, neben Kalkmilch Chlorkalk oder andere Ca-Salze verwendet werden. Die Adsorption von CaS04 in entsprechend gewünschter Menge ist auch hier leicht erzielbar und bewirkt die Veränderung des physikalischen Verhaltens des Materials in Aufschlämmung anderen Stoffen gegenüber in der gewünschten Richtung.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Veränderung der physikalischen Eigenschaften von fein verteilten silikatischen Mineralstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass man der Aufschlämmung dieser Stoffe in einer Flüssigkeit Stoffe zusetzt, welche durch Umsetzung schwerlösliche Stoffe, vorzugsweise Salze bilden, die von den Mineralteilchen adsorbiert werden.
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Process for changing the physical properties of finely divided silicate minerals.
The invention relates to a method for changing the physical properties of finely divided silicate minerals. Such substances, which are mostly chemically indifferent and are used extensively in various branches of industry as fillers or dyes or as a weighting agent, often have inadequate physical properties despite their correct chemical composition
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visibly their behavior towards the other substances, dyes, etc. that are in question for further use, which stand in the way of their use.
In the context of the invention, the required change in the physical properties is achieved by finely dispersing the silicate mineral substances in a liquid by slurrying them and allowing one or more sparingly soluble substances to be adsorbed on the particles. As the substances to be adsorbed, preference is given to choosing sparingly soluble salts, which can be formed in the liquid in which the silicate mineral substance is suspended by reacting the components.
The silicate minerals, such as. B. clay, kaolin, sericite earths, etc., which are known to be used in large quantities in various industries as fillers and for spreading purposes in the production of glossy surfaces, do not always and in all cases prove to be useful for the intended purposes, especially there, where certain properties are required. These properties of the minerals consist essentially in the fact that they can be easily mixed with water to form a completely uniform paste and that in a dilute aqueous suspension they show a certain settling speed, which in many cases is also pure white. In addition, the various industries demand a very specific behavior of the fillers in relation to the other reagents which are used in manufacture.
The invention makes it possible to use silicate minerals such as clay, kaolin, kieselguhr and the like. Like. To refine any origin in such a way that they offer the best possible conditions in terms of their physical properties and their behavior in their further use. According to the invention, this change is achieved in that a sparingly soluble salt is adsorbed onto the mineral particles suspended in water. As a result of its poor solubility in water, the adsorbed salt adheres to the suspended mineral particles as soon as they are separated from the liquid.
It is advantageous if the salt in question is not completely insoluble in water, so that when the refined natural product is used in practice, a small part of the adsorbed salt goes into solution, the ionic charge of which causes the electrostatic charge of the solid particles in the medium, which is called the Cause of the required physical behavior is to be considered
Calcium sulphate has proven to be particularly advantageous, which is not only sparingly soluble in water, but also in alkalis and acids, but has a certain solubility which is sufficient to send Ca and SO4 ions into the liquid when it reacts neutrally, which, depending on the desired concentration, can change the physical properties of the material. Calcium sulphate is also a white body which, when produced in the manner described on the mineral particles, has sufficient covering power so that, in addition to the physical change of the treated substances, a lightening of the color is achieved by coating the particles with a layer of this body.
It is precisely through adsorption of calcium sulfate that the affinity of the fillers for the other raw materials as they are generally used is particularly favorably influenced.
The formation of the relatively poorly soluble salt to be adsorbed on the mineral particles is achieved by letting the formation of such a salt take place in the aqueous suspension of the solid particles by adding suitable substances such as acids, bases, salts, which are their mutual action creates a suitable salt. When selecting the substances to be added, one must take into account whether the silicate minerals have been subjected to a slurry process and then have been coagulated with an acidic or an alkaline reagent.
If a reagent was used for coagulation after the elutriation process, which forms a sparingly soluble salt after the addition of one or more other substances, this can already be taken into account in the present process, such as B. in the case when the coagulation was carried out with milk of lime or with sulfuric acid or aluminum sulfate. If a substance is used as a reaction component which, in addition to the above-mentioned salt formation, also has a bleaching effect, e.g. B. Sodium hydrosulfite in commercially available powder form, the lead that may be required is achieved at the same time.
It is known from the specialist literature that the properties of finely divided minerals, e.g. B. kaolin and clay, by slurring the substances in the water and the slurry
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a peptizing agent, such as caustic potash, soda, metaphosphates, pyrophosphates, etc., is added in order to enable or facilitate the separation of the impurities. In order to be able to apply the peptized substances from their aqueous suspension, coagulating agents are added, such as. B. aluminum sulfate or alum. In none of these cases is adsorption of a sparingly soluble salt caused on the mineral particles. The use of sulphurous and hydrosulphurous acids or their salts as bleaching agents for minerals is also known.
Example 1: There is an almost white, very fat tone in small, hard, very difficult to resolve pieces. This is suspended in water by mechanical processing and separated from the coarse components that cannot be dissolved. Milk of lime is then added to the slurry, u. between about loo calculated on the amount of the slurried clay. This coagulates the clay so that the particles settle on the ground as sludge. The supernatant clear water is siphoned off, the sludge is stirred well and a further 1-20 / 00 lime milk is added. The mixture is neutralized with sulfuric acid while stirring continuously. The resulting sludge can easily be separated from the water in a filter press.
After drying, the material treated in this way is easily and evenly distributed in the water, results in a smooth paste and shows all the desired physical properties described above.
Example 2: There is a kaolin sludge which was obtained from raw kaolin by mechanical elutriation and coagulation using milk of lime and which has a specific weight of 1'3.
This sludge is neutralized in a mixing vessel with sulfuric acid of 600 Bé. Sodium hydrosulfite in powder form is then added, u. between 10/00 to the amount of dry substance and sulfuric acid of 600 Bé present in the suspension in twice the amount by weight of the bleach, after which the mixture is stirred for 30-60 minutes. It is now approximately neutralized with milk of lime and again for 30-60 minutes
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of warmth.
Example 3: The kaolin sludge is obtained from raw kaolin by mechanical sludging and subsequent coagulation with aluminum sulfate. This kaolin sludge, which has the specific gravity 1'35, is in a mixing vessel with sulfuric acid, u. between 2-30 / 00 added to the suspended dry matter and stirred for at least 30 minutes. Milk of lime is then added until the reaction is neutral and the sludge is worked up as in Example 2.
Example 4: There is a sludge of asbestine which was obtained by sludging asbestine. This sludge is mixed alternately with 11SO and milk of lime in a common vessel; If desired, hydrosulphite can be used in addition to sulfuric acid, and chlorinated lime or other Ca salts in addition to milk of lime. The adsorption of CaSO4 in the desired amount is also easily achievable here and changes the physical behavior of the material in the slurry towards other substances in the desired direction.
PATENT CLAIMS:
1. A method for changing the physical properties of finely divided silicate minerals, characterized in that substances are added to the suspension of these substances in a liquid which, through reaction, form poorly soluble substances, preferably salts, which are adsorbed by the mineral particles.