DE1667627C3 - Verfahren zur Herstellung von aktiven Ton oder !einteiliger Kieselsäure - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von aktiven Ton oder !einteiliger Kieselsäure

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DE1667627C3 DE1667627A DEM0076535A DE1667627C3 DE 1667627 C3 DE1667627 C3 DE 1667627C3 DE 1667627 A DE1667627 A DE 1667627A DE M0076535 A DEM0076535 A DE M0076535A DE 1667627 C3 DE1667627 C3 DE 1667627C3
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von aktivem Ton oder feinteihger Kieselsäure, wobei ein Aluminiumoxid Kieselsäure-Ton mit 1.0 bis 1.5 Äquivalenten einer Säure oder einer wäßrigen Losung hiervon, bezogen auf die Menge der aus dem ι ■ Ausgangsi'in /u entfernenden basischen Melallbestandteile. vermischt wird und das Gemisch aus Säure oder wäßriger lösung hiervon mit dem Ton in einem Verhältnis .on OJ bis 2.5 dewichtsteilen des ersteren auf 1 Gewichtsteil des letzteren, bezogen auf das ,» getrocknete Produkt des Tons, vorliegt und dabei direkt ein nichtfliissiges festes Re.iktionsprodukt gebildet wird und anschließend die extr.«hierbaren basischen Metallbestanateile aus dem nichtflüssigen festen Reaktion1, produkt mit einem wäßrigen Medium ex'rnhiert ;; werden
Es ist bekannt, entweder ein Tonmineral vom Montmorrilonittyp. beispielsweise saure Tone, oder ein Tonmineral, dessen Hauptbestandteil aus Halloysit besieht, mit einer Säure in solchem Zustand, daß diese mi Tone in einer wäOrigen sauren Lösung eingetaucht sind, zu behandeln, wodurch ein Teil oder praktisch die Gesamtmenge· der basischen Metallbestandteile, die in diesen Tonen enthalten sind, elüicrt und entfernt wird, so daß ein aktiver Ton oder feiiileilige Kieselsäure ^ gebildet wird.
Nach einem der bekannten Verfahren wurde ein aktiver Ton hergestellt, indem ein saurer Ton in eine große Menge einer verdünnten Säurelösung eingetaucht wurde, worauf die Aufschlämmung unter Rühren erhitzt und anschließend das säurebehandelte Produkt mit Wasser gewaschen, getrocknet und zerkleinert wurde.
Weiterhin wurde nach einem anderen Verfahren, das als günstiges Verfahren betrachtet wurde, beispielsweise dem in den japanischen Patentschriften I 76 621, 1 82 331 und 1 86 327 beschriebenen Verfahren, aktiver Ton und feinteilige Kieselsäure durch eine Stufenfolge hergestellt, wobei das saure Tonmaterial mechanisch granuliert, das granulierte Produkt in eine wäßrige Lösung einer Mineralsäure eingetaucht und anschließend mit Wasser gewaschen und getrocknet wird, worauf das säurebehandelte granulierte Produkt zerkleinert wurde.
Wie vorstehend geschildert, bestanden die wirksamen Verfahren zur Herstellung von aktivem Ton und feinteiliger Kieselsäure, die vor der vorliegenden Erfindung bekannt waren, in sämtlichen Fällen aus Verfahren, bei denen das saure Tonmaterial in eine große Menge einer wäßrigen Lösung einer Mineralsäure eingetaucht wurde, d. h- es waren Verfahren, bei denen der saure Ton eine Säurebehandlung nach dem sogenannten Naßverfahren erhielt.
Somit war es bei der Säurebehandlung eines sauren Tons bisher allgemeine Ansicht, daß die basischen Metallbestandteile des Tonmaterials in eine wäßrige Lösung einer Mineralsaure wahrend der Umsetzung mit der Mineralsäure eluierl werden müssen. Zur Errei chung dieser Aufgabe stellte es bei den üblichen Verfahren eine unausweichliche Bedingung dar. daß die Umsetzung der basischen Melallbeslandteile des sauren Tons mit der Minerals ire und die Extraktion der basischen MeiallbesunUieile. die mit der Säure unigesct/t waren, gleich/eitig in einer großen Menge einer wäßrigen Saurelosiing durchzuführen sind.
ledoch zeigt das vorstehend beschriebene sogenann te nasse Säiirebehandlungsverfahren zahlreiche Nach teile frei seiner Anwendung in der technischen Praxis. An erster Stelle ist ein großer Überschuß an Saure bei diesem Verfahren .ler Säurebehandlung erforderlich, nämlich mehr als zwei Äquivalente Saure, bezogen auf die aus dem Tnnmaicn.il bei der Herstellung des aktiven Tons zu entfernenden ι .isischen Metallbcstandleile. sind erforderlich, iiml in gleicher Weise sind mehr als zwei Äquivalente Saure erforderlich, bezogen auf die gesamten b.isiv hen Melallbestandteile. die in einem Tonmaterial bei der Herstellung feinteilieer Kieselsaure enthalten sind Somit sind diese Verfahren hinsichtlich der Anwendung der Säure nicht wirtschaftlich Zweitens ist bei diesem Säurebehandlungsverfahren, da mehl nur eine große Menge von Abfallsäure als Nebenprodukt in Verbindung mit der Anwendung einer großen Menge der wäßrigen .Säurelösung gebildet wird, som'jrn auch eine relativ grolle Menge an freier Säure in der Abfallsaure enthalten ist, ein spezieller Arbeitsgang zur Entfernung der freien Säure notwendig, wenn die Abfallsäure vcrweriet oder beseitigt werden soll. Drillens fällt, da der Kiesclsniireanieil des Tonmaterial in die wäßrige Säürelösung eluierf wird, nicht nur die Ausbeute an dem gewünschten! Produkl nb, sondern der Kieselsäureanteil wird mit dem Aluminiumsalz vermischt, wenn das in der Abfallsäufe enthaltene Alüftiitiiufiisalz zurückgewonnen wird, was eine wirksame Verwertung der in die Abfallsäure eluicrtcn basischen Melallbeslandteile hemmt. Viertens besteht bei dem vorstehend geschilderten nassen Säurebehand·
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cm uz. /
!längsverfahren der Nachteil, daß eine große Menge der wäßrigen Säurelösung gehandhabt werden muß, weshalb die Ausrüstung in unvermeidlicher Weise groß wird. Da weiterhin die Bedingungen, beispielsweise Temperatur, ebenfalls mild sind, ist die Behandlungszeit lange, so daß das Ausmaß der Raumausnutzung je Zeiteinheit ebenfalls abfällt.
Schließlich ist aus der deutschen Auslegeschrift 10 80 988 noch ein Verfahren bekannt, bei dem das Reaktionsprodukt gebildet wird, indem Wasser und Schwefelsäure zu dem Tonmaterial zugegeben und anschließend getrocknet wird. Hierbei ergibt sich jedoch keine wirksame Extraktion und außerdem eine Zerkrümelungdes Produkts.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in einem Verfahren zur Säurebehandlung eines Tons vom Aluminiumoxid-Siliciumdioxid-Typ, bei dem die in dem Tonmaterial enthaltenen basischen Metallbestandteile wirksam durch Anwendung einer weit geringeren Menge an Säure ils im Fall der üblichen nassen Säurebehandlisngsverfahren entfernt werden können und das auch ausgezeichnete Ergebnisse hinsichtlich der wirksamen Ausnutzung der angewandten Säure und der basischen zurückzugewinnenden Metallbestandteile ergibt
Das erfindungsgemäße Verfahren /vr Herstellung von aktivem Ton oder feinteiliger Kieselsäure, wobei ein Aluminiumoxid-Kieselsäurc-Ton mit 1.0 bis 1.5 Äquivalenten einer Säure oder einer wäßrigen Lösung hiervon, bezogen auf die Menge der aus dem Ausgangston /u entfernenden basischen Metallbestandteile, vermischt wird und das Gemisch aus Saure oder wäßriger Lösung hiervon mit dem Ton in einem Verhältnis von 0.3 bis 2.5 Gewichcsteilen der ersteren ant 1 Gewichtsteil des letzteren, be.ogen auf das getrocknete Produkt des Tons, vorliegt und dabei direkt ein mehl flüssiges festes Reaktionsprodukt gebildet wird und anschließend die extrahierbaren basischen Metallbestandteilc aus dem nicht flüssigen festen Reaktions produkt mit einem wäßrigen Medium extrahiert werden, ist dadurch gekennzeichnet, daß während der Extraktion der basischen Metallbcstandleile eine Temperatur vun etwa 50 bis clwa 80 C und ein pH Wert des wäßrigen Mediums von nicht mehr als 1 eingehalten wird.
Durch das erfindiingsgemäße Verfahren werden davorstehend abgehandelten Fehler der bisherigen Ver fahren vermieden.
Im Rahmen der I rfindung wurden die folgenden inieressanten Tatsachen bei der Säurebehandlung des Tons vom Aluminiiimoxid-Silit'uimdioxid Typ festge stellt, nämlich daß I. die Umsetzung der Säure und der basischen, in dem Ton enthaltenen Mctallbestandteile praktisch vollständig und darüber hinaus gleichmaßig erreicht werden kann, selbst wenn die Säure oder eine wäßrige Säurelösiing mit dem Ton vom Aluminiumoxid-Silicuimdiöxid-Typ in einem ganz wesentlich geringeren Anteil als bei den üblichen Verfahren vermischt wird, beispielsweise in einem Verhältnis von 0.3 bis 2.0 Gewichtstellen der ersteren auf I Gewichtsieil (Trok kcnbasis) des letzteren; und daß 2. die Extraktion aus ticifi plastischen oder festen Rcaktionsproduki, das direkt mittels der vorstehenden Umsetzung gebildet wurde:, selbst wenn das Reaktionsprodukt bis zum praktisch wasserfreien Zustand getrocknet wurde, der basischen, mit der Säure umgesetzten Mclallbestandlei-Ie sieh leicht ausführen läßt and daß die Qualität des gewünschten aktiven Tons oder des feinteiligen Siliciumdioxids nicht verschlechtert wird.
Die vorstehende Tatsache ist im Hinblick auf den Stand der Technik völlig unerwartet, bei dem angenommen wurde, daß bei der Herstellung von aktivem Ton durch Säurebehandlung eines Tons vom Aluminium-Qxid-Siliciumdioxid-Typ es notwendig wäre, die in dem Ton enthaltenen basischen Metallbestandteile kontinuierlich bei der Umsetzung der basischen Metallbestandteile mit einer Säure im Zustand des Eintauchens der
ίο ersteren in einer wäßrigen Säurelösung zu eluieren.
Weiterhin wurde auch festgestellt, daß gemäß dem vorstehend geschilderten erfindungsgemäßen trockenen Säurebehandlungsverfahren 3. die Menge der in dem Ton vom Aluminiumoxid-Siliciumdioxid-Typ zu
entfi rnenden basischen Metallbestandteile -lediglich durch die Menge der mit dem Tonmaterial in Berührung gebrachten und vermischten Säure bestimmt wird und daß andere Behandlungsbedingungen, falls überhaupt, nur geringe Wirkungen haben und daß 4., wie bereits
in unter 1. aufgeführt, selbst wenn die Säure oder wäßrige Säurelösimg in einer geringen Menge bezüglich des Tonmaterials angewandt wird, die Menge der verwendeten Säure nur sehr gering sein muß, nämlich 1 bis 1,5 Äquivalente, bezogen auf die zu entfernenden Metallbe-
i> standteile, verglichen mit dem Fall der üblichen Verfahren, und zwar im Hinblick auf die Ta'sache, daß das Reaktionsprodukt direkt in einer plastischen oder festen Form erhalten wird.
Darüber hinaus können nach dem erfindungsgemä-
iii Ben Verfahren verschiedene Klassen von aktiven Tonen entsprechend der angewandten Menge an Säure, die sich hinsichtlich ihrer Absorptionsfähigkeit gegenüber verschiedenen Klassen aktiver Tone, die nach den üblichen Verfahren hergestellt wurden, im Vergleich
!■ günstig verhalten, erhalten werden, so daß die verschiedenen Zwecke, wofür aktive Tone eingesetzt werden, erfüllt werden. Weiterhin kann eine feinteiligc Kieselsaure erhalten werden, bei der die Menge der verbliebenen basischen Metallbestandte V weit niedri
in ger als im Fall des üblichen Verfahrens ist. so daß deren Weißgrad überlegen ist. Auch das ist eine völlig neue Tatsache, die auf Grund der üblichen Naßverfahren bei der Säurebehandlung eines sauren Tons nicht zu erwarten gewesen ist.
Γι Die Erfindung win' nachfolgend ausführlicher beschrieben
Tonmaterial
Im Rahmen der Erfindung wird ein Ton vom vr AluminiumoxidSiliciumdioxid-Typ. der in Säure losliche basische Bestandteile enthält, als Tonmaterial verwendet /u den Tonen, die günstigerweise im Rahmen der Erfindung verwendet werden, gehören die Kaolin-Mineralien, wie Halloysit. Bentonit. Subbentonit Vi und Montmorillonit-Mineralien vom dioctaedrischen Typ. beispielsweise saurer Ton. Von diesen natürlichen Tonmineralien hat z. B. saurer Ton im allgemeinen die folgende chemische Zusammensetzung:
Glühvcrliist 5,0 bis y.u'ft)
(Kristallwasser) 55 bis 85%>
SiO2 12 bis 22%
AI2O, 0,4 bis 5,0%
FeO 1,5 bis 9,5%
Fe2O, 0,5 bis 5f5%
CaO 2.5 bis 5,5%
MgO
Diese von der Nüfttr gebildeten Töne enthalten im
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allgemeinen in ihrem Zustand, wie sie vorliegen, etwa 35 bis 50 Gewichtsprozent Wasser, bezogen auf getrockneten Ton. Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, sowohl die vorstehend aufgeführten Tone, so wie sie vorliegen, mit dem Wassergehalt als auch diejenigen, woraus das Wasser teilweise oder vollständig entfernt wurde, zu verwenden.
Weiterhin können die vorstehend aufgeführten natürlich vorliegenden Tone vom Alumipiumoxid-Siliciumdioxid-Typ als Tonmaterial verwendet werden, nachdem sie zuerst gereinigt wurden, wozu geeignete oder gewünschte Reinigungsverfahren angewandt werden können, beispielsweise ein Absetzarbeitsgang wie ein Schlämmverfahren oder Elektrophorese. Das Tonmaterial kann auch in geeigneter Weise zerkleinert werden, um sicherzustellen, daß eine innige Berührung zwischen dem Tonmaterial und der Säure stattfindet
Darüber hinaus ist es natürlich beim erfindungsgemäßen Verfahren auch möglich, nicht nur die natürlich vorkommenden Tone oder gereinigte natürliche Tone zu verwenden, sondern auch die bereits chemisch behandelten vom Aluminiumoxid-Sil· "iumdioxid-Typ, wie aktive Tone.
Der Ausdruck »basische Bestandteile«, wie er hier verwendet wird, bezeichnet Bestandteile wie AIjOi. FeO. Fe>0). CaO und MgO. Andererseits hat der Ausdruck »basische Metallbestandteile« eine Bedeutung, bei der auch die Wertigkeit des in den vorstehend aufgeführten basischen Bestandteilen enthaltenen Metalls in Betracht gezogen ist. Beispielsweise bei Eisen als Bestandteil wird dies entweder als zweiwertig oder als dreiwertig bezeichnet, was davon abhängt, wie es in dem Tonmaterial enthalten ist.
Säurebehandlung
Gemäß der Erfindung wird der Ton vom Aluminiumoxid-Siliciumdioxid-Typ. der säurelösliche basische Bestandteile enthält, gründlich mit einer Säure oder einer wäßrigen Lösung derselben vermischt, so daß sich direk» ein nichtflüssiges festes Reaktionsprodukt bildet. Unter »nicht flüssigem Fesistoff« wird ein Zustand verstanden, der sowohl plastisch als auch vollständig fest sein kann.
Als Klassen von Säuren können entweder Mineralsäuren wie Schwefelsäure. Salzsäure oder Salpetersäure oder organische Säuren wie Oxalsäure und Essigsäure eingesetzt werden. Vom wirtschaftlichen Standpunkt aus werden Mineralsäuren bevorzugt, und besonders bevorzugt ist Schwefelsäure, die eine zweibasische Säure darstellt. AN Säure kann eine verwendet werden. die kein freies Wasser enthält, wie z. B. rauchende Schwefelsäure, oder es kann eine wäßrige Lösung einer Säure, wie z. B. verdünnte Schwefelsäure verwendet werden. Auch können Gemische verschiedener Säuren verwendet werden.
Im Rahmen der Erfindung wird die Säure in einer Menge von 1.0 bis 1,5, vorzugsweise 1,0 bis 1,2 Äquivalenten, bezogen auf die aus dem Ton vom Aluminiumoxid-Siüciumdioxid-Typ zu entfernenden balischen Metallbestandteile, verwendet, jedoch hängt die Menge der zu entfernenden basischen Metallbestandtei-Ie von der beabsichtigten Klasse des aktiven Tonprodukts ab. Wenn aktiver Ton als Produkt gewünscht wird, müssen etwa 10 bis 90% der gesamten basischen Metallbestandteile des Tons vom Aluminiumoxid-Siliciümdioxid'Typ entfernt werden. Falls andererseits als Produkt feinteilige Kieselsäure gewünscht wird, müssen bevorzugt soviel als möglich der Gesamtmenge der in dem Ton vom AIuminiumoxid-Siliciumdioxid-Typ enthaltenen basischen Metallbestandtaile entfernt werden. Somit werden bei dem erfindungsgemäßen Säurebehandlungsverfahren 0,2 bis 0,9 Äquivalente Säure, bezogen auf die gesamten, in dem Ton vom Aluminium-SHiciumdioxid-Typ enthaltenen basischen Metallbestandteile, verwendet, falls aktiver Ton als Produkt beabsichtigt ist, während 0,9 bis 1,5 Äquivalente Säure, bezogen auf die gesamten basischen Melallbestandteile,
in verwendet werden, falls als Produkt feinteiliges Siliciumdioxid beabsichtigt ist. Die vorstehend angegebene einzusetzende Menge an Säure entspricht 1,0 bis 1,5 Äquivalenten der zu entfernenden basischen Metallbestandteile, wie es zur Herstellung der jeweils beabsichtigten Produkte erforderlich ist.
Der Grund, daß im Rahmen der Erfindung die anzuwendende Menge an S'lure, bezogen auf die basischen, zu entfernenden Metallbestandteile, auf einen Wert von 1,0 bis 1,5 Äquivalenten vorgeschrieben ist
>n und somit auch solche Fälle e;i---,chließt, wo die Menge an eingesetzter Säure das Änp-valent übersteigt. Hegt darin, die Menge an Säure, welche für Fremdmaterial, wie organische Substanzen und Pyrite, die in den beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Tonmate-
>5 rialien vom AIuminiumoxid-Siliciumdicxid-Typ außer dem Kieselsäureanteil und den basischen Bestandteilen vorhanden sind, verbraucht wird, zu berücksichtigen. Weiterhin ist die Menge der auf Grund eines Anstiegs der Wertigkeit verbrauchten Säure ebenfalls in Betracht
jo zu ziehen, um solche Fälle abzusichern, wo das Eisensalz in dem Material im zweiwertigen Zustand vorliegt, das nach der Umsetzung /u einem dreiwertigen Salz oxydiert wird. Jedoch war be den üblichen Verfahren zur Säurebehandlung von sauren Tonen zur Herstellung von aktiven Tonen die Menge der eingesetzten Säure üblicherweise mehr als zwei Äquivalente, bezogen auf die zu entfernenden basischen Bestandteile. Andererseits wurde zur Herstellung von !einteiliger Kieselsäure eine große Menge Säure oberhalb von zwei Äquivalenten. bezogen auf die gesamten basischen Metallbestandteile, verwendet. Insofern unterscheidet sich das erfindungsgemäße Verfahren auch deutlich von den üblichen Verfahren hinsichtlich der Menge an emgesetz ter Säure.
Ein wichtiges Merkmal der ErfTidung besteht darin, daß das nicht flüssige feste Reaktionsprodukt durch gründliches Vermischen der Säure oder deren wäßriger Lösung in dem vorstehend aufgeführten Äquivalentbereich mit dem Tonmaterial in einem solchen Verhältnis.
ίο daß die Menge der Säure oder deren wäßriger Lösung 0,3 bis 2,5 Gev'ichtsteile auf einen Gewichtsteil Ton. auf Trockenbasis, beträgt, direkt gebildet wird.
Die vorstehend*. Angabe, daß die Menge an Säure oder deren wäßriger Lösung OJ bis 2.5 Gewichtsteile beträgt, bezieht sich auf die Menge des Tonmaterial. Somit bedemet dies, daß, wenn das Tonmaterial und die Säure oder deren wäßrige Lösung vermischt werden und miteinander in Berührung gebracht werden, das Gewichtsverhältnis des getrockneten Produkts de« Tons zu der Säure oder deren wäßriger Lösung 1 :0.3 bis 2,5 beträgt. Somit muß, falls ein wasserhaltiger Ton als Tonmaterial verwendet wird, das Verhältnis von trockenem Ton zu der wäßrigen Säurelösung so berechnet werden, daß der Wassergehalt des Tons zu der Säure oder der wäßrigen Säurelösung addiert wird.
Um einen innigen Kontakt des Tonmaterials mit der Säure oder deren wäßriger Lösung zu erreichen, können sämtliche der auf dem Fachgebiet bekannten Einrich-
Hingen zum Vermischen von Feststoffen oder von Feststoffen und einer geringen Menge einer Flüssigkeit verwendet werden, wozu z. B. Mischer, Rührwerke, Granulatoren und Mahlwerke gehören,
Die Umsetzung zwischen Säure und dem in dem Tönmaterial enthaltenen basischen Metallbeständteil kann entweder bei Raumtemperatur oder bei einer Temperatur zwischen Raumtemperatur Und einer höheren Temperatur — beispielsweise 6000C — ausgeführt werden. Somit läßt man den Ton vorn Aluminiumoxid-Siliciumdioxid-Typ, der mit der vorgeschriebenen Menge an Säure oder wäßriger Säurelösung vermischt und kontaktiert wurde, entweder bei Raumtemperatur stehen oder erhitzt ihn auf eine erhöhte Temperatur, um die Umsetzung der Säure mit den in dem Ton enthaltenen basischen Metallbestandteilen zu beendigen.
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dem basischen Metallbestandteil innerhalb eines kurzen Zeitraums ist es vorteilhaft, das Gemisch aus Ton und Säure oder einer wäßrigen Lösung derselben auf eine Temperatur im Bereich von beispielsweise 60 bis 3000C zu erhitzen. Es wurde jedoch festgestellt, daß im Fall des erfindungsgemäßen trockenen Säurebehandlungsvcrfahrens ein beträchtlicher Anstieg der Temperatur des Gemisches aus Ton und Säure oder wäßriger Säurelösung auf Grund der eigenen Reaktionswärme eintrat, selbst wenn dies ohne Anwendung von äußerer Wärme stehengelassen wurde, da — wie vorstehend ausgeführt — eine beträchtlich geringere Menge an Säure oder wäßriger Säurelösung je Mengeneinheit des Tonmaterials verglichen zu den üblichen Verfahren verwendet wird. Infolgedessen ist es auf Grund des erfindungsgemäßen trockenen Säurebehandlungsverfahrens möglich, die Umsetzung in einem kürzeren Zeitraum als bei den üblichen nassen Säurebehandlungsverfahren zu beendigen, selbst wenn das Gemisch aus Ton und Säure oder wäßriger Säurelösung lediglich einem Stehen, ohne daß es erhitzt wird, überlassen wird.
Die Umsetzung der Säure mit dem in dem Tonmaterial enthaltenen basischen Metallbestandteil kann sowohl in ollener als auch abgeschlossener Atmosphäre oder unter Rückflußbedingungen oder nicht unter Rückflußbedingungen durchgeführt werden. Der wesentliche Gesichtspunkt liegt darin, daß sichergestellt ist. daß die Reaktionsbedingungen so eingestellt sind, daß ein nicht flüssiges, festes Reaktionsprodukt bei der Beendigung der Umsetzung erhalten wird.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Säure oder die wäßrige Säurelösung mit dem Ton in einem solchen Verhältnis umgesetzt, daß die Menge an Säure oder wäßriger Säurelösung 03 bis 1,5 Gewichtsteile auf jeweils einen Gewichtsteil des trockenen Tons beträgt Wenn die Säure oder wäßrige Säurelösung in der vorstehenden Menge verwendet wird, befindet sich das Gemisch aus Ton vom Alummiumoxid-Siüciumdioxid-Typ und Säure oder wäßriger Säurelösung bereits iii einem plastischen oder festen Zustand zurr. Zeitpunkt des Vermischens. Deshalb besteht bei dieser Ausführungsform überhaupt keine Notwendigkeit zur Handhabung des Tons in seinem schwierig zu handhabenden flüssigen Zustand, und die Umsetzung der in dem Tonmaterial enthaltenen basischen Metallbestandteile und der Säure oder wäßrigen Säureicsung wird in der Feststoffphase währenJ des gesamten Verlaufs der Umsetzung ausgeführt Infolgedessen ist bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die Einstellung der anderen Reäktiönsbedingungen nicht Von großer Bedeutung.
Wenn ein Ton Verwendet wird, dessen Wassergehalt groß ist, oder wenn die eingesetzte Konzentration an Säure oder wäßriger Säurelösurtg relativ niedrig ist oder Wefifi eine große Menge Säure zur Herstellung feinteiliger Kieselsäure verwendet wird, so stellt dies Fälle des erfindungsgemäßen Verfahrens dar, wo die Säure oder wäßrige Säurelösung in einem Verhältnis Von 1.5 bis 2.5 IDewichtsteilen Säure oder wäßriger Säurelösung auf jeweils 1 Gewichtsteil des trockenen Tons verwendet werden muß. Ein Gemisch, des Tonmaterials und der Säure oder wäßrigen Säurelösung in derartigen Verhältnissen zeigt üblicherweise ein
Vi viskoses, kremartiges Aussehen. Auf Grund des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Umsetzung der Säure mit den in dem Ton enthaltenen basischen MptgllhpilanHtpilpn auch im Fall pinp«: Urpmarligpn Gemisches, wie z. B. das vorstehend geschilderte. durchgeführt werden, während ein trockener oder nicht trockener Zustand entsprechend dem flüssigen Anteil der Säure oder wäßrigen Säurelösung aufrechterhalten wird, so daß sich direkt ein plastisches oder festes Reaktionsprodukt biildet.
Falls das Flüssigkeitsgewichtsverhältnis von Säure oder wäSriger Säurelösung zu dem trockenen Ton nahe bei 1 : 1,5 >;egt oder die Säurekonzentration der Säure oder der wäßrigen Säurelösung hoch ist, kann ein plastisches oder festes Reaktionsprodukl direkt erhalten werden. Die Beibehaltung des Gemisches in einem trockenen Zustand wird leicht erreicht, wenn das Gemisch zusätzlich erhitzt wird. Somit läuft die Umsetzung zwischen Säure und basischen Metallbestandteilen ab, während das freie Wasser aus dem Gemisch entfernt wird.
Im Rahmen der Erfindung wurde auch festgestellt, daß, falls die Menge an Säure oder wäßriger Säurelösung relativ zu dem Tonmaterial erhöht wurde, dann eine Zone vorlag, bei der ein sehr stabiles kremiges Gemisch während des Übergangs des Gemisches von seinem plastischen Zustand in den Aufschlämmungszustand gebildet wurde.
Es wurde auch festgestellt, daß bei diesem kremigen Gemisch aus Ton und Säure oder wäßriger Säurelösung die Berührung zwischen Ton und Säure üder wäßriger Säurelösung gründlich und stabil verblieb und daß zusätzlich, wenn lediglich dieses Gemisch unter trockenen Bedingungen gehalten wurde, der freie Wassergehalt des Gemisches entfernt wurde, während der vorstehend aufgeführte stabile Zustand aufrech' erhalten wurde, so daß die Umsetzung von Säure und basischem Bestandteil des Tonmaterials nicht nur beschleunigt wurde, sondern auch einheitlich ablief. Wenn die Säure oder die wäßrige Säurelösung in einer Menge außerhalb der vorstehend aufgeführten, erfindungsgemäß vorgeschriebenen Bereiche verwendet wurde, d. h., wenn die Säure oder wäßrige Säurelösung in einem Anteil oberhalb von Z5 Gewichtsteilen Säure oder wäßriger Säurelösung auf 1 Gewichtsteil trockenen Ton verwendet wurde, bildete das Gemisch aus dem Tonmaterial und der Säure oder der wäßrigen Säurelösung eine unstabile Aufschlämmung, bei der eine Neigung zur leichten Abtrennung einer überstehenden Flüssigkeit besteht, so daß eine innige Berührung des Tonrnaterials und der Säure oder wäßrigen Säurelösung in Form einer einheitlichen Masse praktisch unmöglich ist. Wenn hingegen, erfindungsgemäß, die Säure oder wäßrige Säurelösung im Verhältnis von 1,5 bis 2,5
Gewichtsteilen auf I Gewichtsteil trockenen Ton verwendet wird, bilden Tonmaterial und Säure oder wäßrige Säurelösung ein stabiles kremartiges inniges Gemisch, worin Säure und basische Metallbestandtelle sogar dann reagieren, wenn das Gemisch lediglich in offener oder geschlossener Atmosphäre stehengelassen wird, so daß sich direkt ein plastisches oder festes RüSktionsprodukl ergibt,
Gemäß der Erfindung wird das plastische oder feste, bei der Vorstehend beschriebenen trockenen Säurebehandlungsstufe erhaltene Reäktionspicdukt üblicherweise in den meisten Fällen in Form von Granulaten oder kleinen Aggregaten erhalten. Die Tatsache, daß das Reaktionsprodukt in Form von Granulaten oder kleinen Aggregaten vorliegt, ist für die nachfolgend ιλ> beschriebene Extraktionsstufe günstig, da die Handhabung des Produkts während des Extraktionsarbeitsgangs dadurch wesentlich vereinfacht wird.
Wenn das Tonmaterial und die Säure oder wSßngG Säurelösung gemäß dem vorliegenden Verfahren in einem Mengenverhältnis verwendet wird, so daß das gebildete Gemisch plastisch oder fest ist, kann das Gemisch zu der gewünschten Form unter Anwendung eines geeigneten Granuliergeräts granuliert werden, Und die Umsetzung kann auch gleichzeitig mit der 2·) Granulierung oder anschließend hieran beendet werden.
Falls andererseits das Gemisch aus Tonmaterial und Säure oder wäßriger Säurelösung kremartig ist, kann es einer erhitzten Gasatmosphäre oder auf eine erhitzte jo P.utte in Form von Sprühfäden oder kleinen Tropfen zugeführt oder gesprüht werden, so daß der Wassergehalt des Gemisches entfernt und gleichzeitig die Säure mit den basischen, im Gemisch enthaltenen Bestandteilen umgesetzt wird und sich gleichzeitig das Reaktions- )■; produkt in Form von Granulaten oder kleinen Aggregaten bildet.
Andererseits kann die in einem geeigneten Gefäß oder in einer Fördereinrichtung gebildete Masse des plastischen oder festen Reaktionsprodukts zu kleinen Aggregaten von geeigneter Größe grob gemahlen werden.
Extraktion und Abtrennung
der basischen Metallbestandteile
Das bei der vorstehend beschriebenen trockenen Säurebehandlungsstufe erhaltene plastische oder feste Reaktionsprodukt enthält die zu entfernenden basischen Metallbestandteile als Salze der bei der Umsetzung eingesetzten Säure. to
Nach der Erfindung werden die in dem festen Reaktionsprodukt enthaltenen basischen Metallbestandteile hieraus mittels eines wäßrigen Mediums mit einem pH-Wert von nicht mehr als 1 und vorzugsweise nicht mehr als 0,5 extrahiert und entfernt
Falls der pH-Wert des Extraktionsmediums größer als 1 bei diesem Extraktionsarbeitsgang ist besteht eine Neigung, daß die Salze der basischen Metallbestandteile der Hydrolyse zugänglich werden, so daß sich ein Abfall in der Qualität des Produkts einstellt Deshalb wird beim erfindungsgemäßen Verfahren das wäßrige Medium mit einem pH-Wert von nicht mehr als 1 und vorzugsweise nicht mehr als 0,5 verwendet Die Behandlung des Reaktionsprodukts in einem wäßrigen Medium mit einem pH-Wert von nicht mehr als 1, wie sie hier angewandt wird, bedeutet, daß diese Anforderung erfüllt ist, wenn der pH-Wert des wäßrigen Extraktionsmediums nicht mehr als 1 beträgt, wenn das Reaklionsprodukl hierin eingebracht wird. In den meisten Fällen werden als wäßriges Mediuni wäßrige Lösungen von solchen Mineralsäuren wie Schwefelsäure, Salzsäure und Salpetersäure mit einer Konzentration in der Größenordnung von 2 bis 7% besonders günstig verwendeit. Natürlich ist es auch möglich, eine wäßrige Lösung anderer anorganischer oder organischer Säuren einzusetzen, vorausgesetzt, daß die vorstehend aufgeführten Bedingungen erfüllt werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird es besonders bevorzugt, wenn ein wäßriges Medium, welches ein anorganisches Salz enthält, als Extraktionsmedium verwendet wird. Es wurde festgestellt, daß das Vorliegen eines anorganischen Salzes in dem Extraktionsmedium einen Zerfall der Granulate oder kleinen Aggregate des plastischen oder festen Reaktionsprodukls aus Ton und Säure oder wäßriger Säurelösung bei dem Extraktionsarbeitsgang verhindern kann. Sämtli-
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Medium löslich sind, sind als derartige Salze geeignet. Im allgemeinen wird die Anwendung von Salzen, insbesondere Salzen von Mineralsäuren der basischen, in dem Ausgangston enthaltenen Metallbestandteile bevorzugt, um eine Verunreinigung des Endprodukts zu verhindern. Somit werden vorzugsweise Aluminiumsulfat, Eisen(II)-Sulfat. Eisen(III)-Sulfat, Calciumsulfat. Magnesiumsulfat und Gemische derartiger Salze verwendet. Im allgemeinen wird es bevorzugt, daß dieses Salz in einer Menge von 2 bis 15 Gewichtsprozent in dem Extraktionsmedium enthalten ist. Obwohl es möglich ist. ein wäßriges Medium zur Extraktion m verwenden, welches durch Zugabe dieses Salzes vor der Extraktion hergestellt wurde, wird es besonders bevorzugt, daß ein Extraktionsmedium, welches vorhergehend zur Extraktion des nicht flüssigen, festen Reaklionsprodukls aus Ton und der Säure oder wäßrigen Lösung derselben verwendet wurde und das Salze der basischen Metallbestandteile des Tons enthält, zur Extraktion der basischen Metallbestandieile verwendet wird.
Damit werden bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, da es möglich ist. den säurebehandelten Ton in Form von Granulaten oder kleinen Aggregaten während des Extraktionsarbeitsgangs beizubehalten, solche Vorteile wie leichte Abtrennung des Produkts von dem Extraktionsmedium und leichte Nachbehandlung erzielt.
Bei der Durchführung des Extraktionsarbeitsgangs können sämtliche der auf dem Fachgebiet bekannten Extraktionsvorrichtungen verwendet werden. Beispielsweise sind die bekannten Extraktionsvorrichtungen, beispielsweise Mischabsetzer, Feststoff-Flüssigkeit-Extraktionsvorrichtungen mit Festbett oder bewegtem Bett unter Verwendung einer gepackten Schicht, die kontinuierlichen horizontalen, sich drehenden Extraktionsvorrichtungen und Dialysevorrichtungen vom Filterpreßtyp verwendbar. Außerdem ist es auch möglich, ein Verfahren anzuwenden, das darin besteht, daß das feste Reaktionsprodukt in dem wäßrigen Extraktionsmedium vermischt wird, worauf die Abtrennung mittels eines Arbeitsgangs wie Zentrifugieren oder Dekantieren erreicht wird.
Ein weiterer wichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens beruht darin, daß die Durchführung der Extraktion der basischen Bestandteile aus dem Reaktionsprodukt sehr leicht erreicht wird, da das Reaktionsprodukt in einem plastischen oder festen Zustand erhalten wird, wenn das Tonmaterial einer trockenen
Säurebehandlungsstufe unterworfen wird. Weiterhin ist es auf Grund des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht nur möglich, die Salze der basischen Bestandteile in konzentriertem Zustand zu sammeln, sondern es wird auch der Nachteil der üblichen Verfahren, daß der Kieselsäureanteif ebenfalls zusammen mit den Salzen des basischen Metallbestandteils eluiert wird, kaum — falls überhaupt — beobachtet.
Nachbehandlung
Das säurebehandelte Produkt, woraus die basischen Melallbeslatidteile in der gewünschten Menge durch die vorstehend beschriebene Extraktionsstufe entfernt wurden, wird dann mit Wasser nach einer ähnlich der vorstehend geschilderten Extraktionsarbeitsweise durchgeführten Arbeitsweise gewaschen und anschließend getrocknet und zerkleinert, um das Endprodukt zu erhalten.
r>nc narh rlpm prfinHnruTCDPmäRpn Vprfnhrpn prhaltp-
ne Produkt kann verschiedene Nachbehandlungen in Abhängigkeit von dem Endzweck, wofür es eingesetzt werden soll, erhalten. Beispielsweise können Alkali- und Erdalkaliverbindungen, Fettsäuresalze von Alkali- und Erdalkalimetallen oder andere Salze, Zinkweiß und Zinkoxyd zu der mit Wasser gewaschenen Kieselsäuregel entsprechend den in den japanischen Patentschriften 1 77 527, 1 78 485, 1 78 488, 1 80 920, 181 110. I 82 330.
1 82 337. I 85 212, 1 85 513, I 88 551, 1 90 572, 1 96 352,
2 29 746, 2 86 309 sowie der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung 1256/1962 beschriebenen Verfahren zugesetzt werden. Weiterhin kann erforderlichenfalls das Gemisch einer Neutralisierbehandlung, beispielsweise einer Säurebehandlung unterworfen werden, um Silikate zu erhalten, deren Dispersierbarkeit und Aktivität erhöht ist.
Es war tatsächlich völlig unerwartet, daß das Produkt gemäß der Erfindung Eigenschaften besitzt, die den Produkten der üblichen Verfahren vergleichbar, falls nicht überlegen sind, sogar in solchen Fällen, wo die angewandten Bedingungen weit schärfer sind als die bei der üblichen nassen Säurebehandlung. Beispielsweise verbraucht das feinteilige Siliciumdioxid nach einem üblichen Verfahren nach der sogenannten Naßsäurebehandlung eine große Menge Säure und viel Zeit, d. h. etwa 4 Äquivalente Schwefelsäure für die gesamten basischen Bestandteile und 36 Stunden bei etwa 90" C, und enthält trotzdem noch einen Anteil von 1,5 bis 3,0% Aluminiumoxid (AI_>Oi). Im Gegensatz hierzu enthält das nach der Erfindung mittels einer trockenen Säurebehandlung unter Verwendung von 1,5 Äquivalenten Säure während 30 Minuten bei 3500C erhaltene Produkt nur einen Verunreinigungsanteil von 0.5 bis 0,8% an Aluminiumoxid.
Weiterhin hat ein aktivierter Ton, der gemäß der Erfindung unter Verwendung von 0,4 Äquivalenten Säure für die gesamten basischen Metallbestandteile, die in dem sauren Tonmaterial enthalten sind, und Durchführung einer trockenen Säurebehandlung während 30 Minuten bei 200" C eine Adsorbierfähigkeit, die derjenigen eines üblichen aktiven Tons, der durch eine nasse Säurebehandlung während 9 Stunden bei 85° C erhalten wurde, mindestens vergleichbar, wenn nicht überlegen ist.
Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung. Der in den Beispielen angewandte Ausdruck »Äquivalent« bezeichnet, falls nichts anderes angegeben ist, ein chemisches Äquivalent für den Fall, wo die berechnete Menge der Säure zur Umsetzung mit
den gesamten b~3sisdiert Metallbestandteilen irr dem trockenen Tonmaterial als ein Äquivalent angegeben ist, Wobei die Berechnung auf der Annähme durchgeführt wurde, daß die Säü/'e vollständig mit diesen basischen Metallbestandteilen chemisch äquivalent reagiert. Andererseits bezeichnet der Ausdruck »Flüssigkeitsgewichtsverhältnis« das Gewichtsverhältnis der Säure oder der wäßrigen Lösung derselben zu dem Torinialerial auf Trockenbasis*
Beispiel 1
In diesem Beispiel ist der Fall der Säurebehandlung von saurem Ton zu dem Ausmaß, wie es zur Herstellung eines aktiven Tons zur Verwendung bei niedriger
υ Temperatur ei forderlich ist (aktiver Ton, der Entfärbungseigenschaften bei relativ niedrigen Temperaturen zeigt), beschrieben.
Als saures Tonmaterial, das nachfolgend als »Tonmaterial« hp7pirhnel wird, wurde ein Produkt von Nakajo.
>o Kitakanbara-gun, Niigata Prefecture, Japan, gewählt. Dieses Tonmaterial wird als Tonmaterial A bezeichnet. Das Tonmaterial A enthält 42% freies Wasser, während die analytischen Werte der hauptsächlichen Bestandteile des Trockenprodukts folgende sind: SiO? 70,55%;
2> AI2Oi 14,52%; FeO 1,83%; Fe.O, 1,54%; MgO 5,57%; CaO 0,83%; Glühverlust 5,50%.
Mit 300 g dieses Tonmaterials A mit einem Gehalt von 42% Wasser wurden etwa 73 g einer 98%igen Schwefelsäure vermischt. Diese Schwefelsäuremenge
«ι entspricht 0,66 Äquivalenten der gesamten in dem Tonmaterial A enthaltenen basischen Bestandteile.
Es wurde ein Knetgranulator verwendet, und das aus den Tonmaterialteilchen und der Säure bestehende Gemisch wurde zunächst innig miteinander in Berüh-
i"> rung gebracht, worauf das Gemisch unmittelbar zu zylindrischen Granulaten von 5 mm Durchmesser und etwa 15 mm Länge granuliert wurde. Die Verhältnisse in diesem Gemisch entsprechen 1,14 Gewichtsteilen der wäßrigen Säurelösung auf einen Gewichtsieil des
α» trockenen Tons. Somit wurden kleine zylindrische Granulate von einer ausreichenden Härte nvt einem Flüssigkeitsgewichtsverhältnis von 1,14 granuliert.
Zur Durchführung der Umsetzung dieses Mischgranulatprodukts wurde ein Gefäß von 6,5 cm Durchmes-
•45 ser und 17 cm Höhe aus einem Hartglasrohr, dessen Boden mit einem Drahtnetz bedeckt war, hergestellt. 300 g des Mischgranulatprodukts, das unter den vorstehenden Bedingungen hergestellt worden war, wurden in dieses Gefäß eingebracht, worauf das Gefäß
"in in ein Bad von konstanter Temperatur von 1500C gebracht wurde, wo es der Umsetzung für 2 Stunden überlassen wurde, wobei ein festes Reaktionsprodukt erhalten wurde.
Dann wurde der Extraktionsarbeitsgang auf folgende Weise ausgeführt: Als Extraktionsvorrichtung wurde ein Glasrohr von 4 cm Durchmesser und 30 cm Höhe, das zum Erhitzen und Warmhalten eingerichtet war und eine durchbrochene Platte aus Porzellan an einer Stelle 10 cm oberhalb des Bodens haue, verwendet Diese Kolonne wurde mit einem wäßrigen Extraktionsmedium und einer Schwefelsäurelösung mit einem pH-Wert von 0,5 gefüllt, worauf das vorstehend aufgeführte Reaktionsprodukt in die Kolonne in der Weise gebracht wurde, daß es in dem wäßrigen Medium suspendiert wnr. Die Extraktion wurde durchgeführt, indem sie während einer Stunde bei einer Temperatur von 803C stehengelassen wurde. Die bei diesem Arbeitsgang gebildeten löslichen Salze wurden eluiert. Da das
spezifische Gewicht der Lösung der Salze größer ist als dasjenige der Schwefelsäure, setzte sieh die entere am Boden der Kolonne ab. Nachdem die löslichen Salze in der Kolonne unterhalb der durchbrochener. Platte in dieser Weise gesammelt waren, wurde Schwefelsäurelösung mit einem pH-Wert Von 0,5 in die Kolonne oben eingegossen, während eine gleiche Menge am Boden abgezogen wurde. Wenn diese Arbeitsweise fortgesetzt wurde, wurden die Salze der umgesetzten basischen Bestandteile in der Extraktionsflüssigkeit in hoher Konzentration angesammelt. Diese Extraktionsflüssigkeit enthielt einen Anteil von 11,5% Aluminiumoxid (als AbOj), und bei der Abkühlung verfestigte sie sich unmittelbar in diesem Zustand, wodurch ein festes eisenhaltiges Aluminiumsulfat erhalten wurde.
Anschließend wurde weiter mit Schwefelsäurelösung von einem pH-Wert von 0,5 gewaschen und anschließend mit Wasser. Die zylindrischen Granulatprodukte Behielten ihre Granuiatform bei, ohne daß sie bis zur Beendigung des Arbeitsgangs mit Wasser aufschlämmungsartig wurden.
Nachdem das auf diese Weise behandelte Produkt, dessen Wäsche mit Wasser beendet war, während 2 Stunden bei 1100C getrocknet wurde und dann trocken während 30 Minuten zerkleinert wurde, wurde ein jäurebehandelter saurer Ton, d. h. ein aktiver Ton zur Verwendung bei niedriger Temperatur erhalten.
Die Aktivität dieses Produkts wurde hinsichtlich seiner Entfärbungswirkung für Öle und Fette mit dem Entfärbungsversuchsverfahren für aktiven Ton entsprechend den Öl- und Fetlurtlersuchungsmelhoden der Japan Oil Chemists Society bestimmt.
Das zur Untersuchung bei diesem Versuch gewählte Öl bestand aus desoxydierterh Sojabohnenöl, und der Versuch wurde durchgeführt, indem der aktive Ton in einer Menge von 2% und während einer Behandlungszeit von 20 Minuten bei HO0C zugesetzt wurde. Die Lichtdurchlässigkeil des desoxydierten Sojabohnenöls, das in diesem Fall verwendet wurde, betrug 56%. Die Entfärbungswirkung, die sich durch das Ausmaß, womit das gefärbte Öl entfärbt wurde, darstellt, zeigte sich durch die Lichtdurchlässigkeit. Infolgedessen zeigt die Tatsache, daß die Durchlässigkeit (%) höher wird, daß die Entfärbungswirkung besser ist.
Zu Vergleichszwecken wurde ein gleicher Versuch mit einem handelsüblichen aktiven Ton zur Verwendung bei niedriger Temperatur von Standardqualität durchgeführt. Darüber hinaus wurden Analysen der Zusammensetzung des Produkts und des gewonnenen festen eisenhaltigen Aluminiumsulfats und Analysen des aktiven Standardtons Und von handelsüblichem festem, eisenhaltigem Aluminiumsulfat durchgeführt.
Die Ergebnisse der Versuche und Analysen sind nachfolgend angegeben.
Analyse des Produkts (%)
Entfär SiO2 Al2O3 FeO Fc2O3 MgO CaO Glüh Mol
bungs- verlust verhältnis
wirkung SiO2Ml2O3
(O/o)
Produkt nach Beispiel 1 87,8 82,39 7,22 0,32 1,60 0,24 1,51 4,90 19,34
Aktiver Standardton zur
Verwendung bei niedri
ger Temperatur
84,0 73,21 11,16 2,23 2,64 1,87 0,58 7.62 11,12
Zusammensetzung des eisenhaltigen Aluminiumsulfats (%)
AI2O3 FeO Fe2O3 MgO CaO
Unlös- SC0 Freie licher H2SO4
Anteil*)
Festes eisenhaltiges Aluminiumsulfat
nach Beispiel 1
11,53 0,11 3.41 1,34 0,18 0,01 44,58 1.80
Handelsübliches festes eisenhaltiges
Aluminiumsulfat**)
11,64 1,82 2,13 1,21 0.19 0,09 39.02 3,00
*) Der unlösliche Anteil besteht aus säureunlöslichen Substanzen, die hauptsächlich den Kieselsäureanteil darstellen.
**) Handelsübliches festes eisenhaltiges Aluminiumsulfat ist ein Produkt, welches durch Neutralisation mit Aluminiumhydroxid einer 10% freie Säure enthaltenden Abfallsäure hergestellt wird, die als Nebenprodukt bei der Behandlung von saurem Ton mit Schwefelsäure nach dem sogenannten Naßverfahren gebildet wird.
Es ergibt sich aus den vorstehenden Ergebnissen, daß der aktive Ton zur Verwendung bei niedriger Temperatur, der nach der Schwefelsäurebehandlung von saurem Ton entsprechend dem Verfahren nach Beispiel 1 erhalten wurde, hinsichtlich seiner Qualität dem handelsüblichen Standardaktivton überlegen ist.
Weiterhin ist das feste eisenhaltige Aluminiumsulfat, das gleichzeitig als Nebenprodukt hierbei gebildet wird, als Wasserbehandlungsmittel zur Ausflockung verwendbar, dessen Gehalt an unlöslichen Anteilen niedrig ist
Beispiel 2
In diesem Beispiel ist der Fall der Säurebehandlung von saurem Ton zu einem Ausmaß, wie es zur Herstellung von aktiven Tonen zur Verwendung bei hoher Temperatur notwendig ist (aktive Tone, die Entfärbungswirkung bei relativ hoher Temperatur zeigen), beschrieben.
Das Tonmaterial A, wie im Beispiel 1 verwendet,
wurde als Ausgangsmaterial des sauren Tons eingesetzt Zu 300 g dieses Tonmaterials A mit einem Gehalt von
1 a
ί VJ
C7 CO7
42% freiem Wasser wurden etwa 24 g 98%iger Schwefelsäure zugesetzt und vermischt. Diese Menge an Schwefelsäure entspricht 0,38 Äquivalenten der gesamten, in dem Tonmaterial enthaltenen basischen Bestandteile, wobei das Flüssigkeitsgewichtsverhältnis etwa 1,04 in diesem F-all beträgt
Nachdem der innige Kontakt von Säure und Tonmaterial des Gemisches in einem Mörser durchgeführt worden war, wurde das Gemisch unmittelbar in ein Porzellangefäß mit einer Stärke von etwa 1 bis 2 cm gebracht, worauf die Umsetzung durchgeführt wurde, indem das Gefäß während 2 Stunden in einem Bad von konstanter Temperatur von 1500C stehengelassen wvrde. Das erhaltene Reaktionsprodukt lag in Form von kleinen flockenartigen Granulaten auf Grund der Umsetzung und der Verflüchtigung des Wassergehalts vor. Die etv/ns größeren Aggregate ließen sich leicht von Hand in kleine Granulate zerbrechen.
Das Reaktionsprodukt wurde in eine Schwefelsäurelösung von einem pH-Wert von 03 eingebracht, und die bei der Umsetzung CTebildcten löslichen Salze wurden extrahiert und abgetrennt, worauf gespült und mit Wasser gewaschen wurde. Bei diesem Extraktions- und Wascharbeitsgang zerfiel das Reaktionsprodukt, das in Form kleiner Granulate vorlag, nicht und dispergierte sich auch nicht in Aufschlämmungsform, und selbst wenn es zerfiel, behielt es die Granulatform, wenn auch in kleinerer Größe, bei. so daß die Abtrennung der Flüsjigkeits- und Feststoff phasen leicht durchgeführt werden konnte.
Wenn dieses mit Wasser gewaschene, behandelte Produkt während 2 Stunden bei 110°C getrocknet und
dann wahrend 30 Minuten trocken zerkleinert wurde, wurde ein saurer Ton, dessen Säurebehandlung beendet war, d. h. ein Aktivton zur Verwendung bei hoher Temperatur, erhalten.
Die Aktivität dieses Produkts hinsichtlich seiner Entfärbungswirkung für Öl entsprechend dem Testverfahren für Aktivtone für Verwendungszwecke bei hoher Temperatur wurde bestimmt Das Versuchsverfahren für aktive Tone für Hochtemperaturverweudung wurde auf folgende Weise durchgeführt: 30 g eines Dieselmotoröls wurden in ein Reagenzglas aus Hartglas gebracht, wozu dann 1,5 g des Produkts (5% des Öls) zugegeben wurden.
Dieses Versuchsglas wurde an einem Entfärbungs-Untersuchungsgerät befestigt dessen ölbad 250±l°C hatte (s. Kagaku To Kogyo, Bd. 4, Nr. 4, S. 126,1951), und während 15 Minuten bewegt, worauf der Wasserton unter Verwendung eines Filtrierpapiers für die qualitative Analyse abfiltriert wurde und das· entfärbte öl erhalten wurde.
Die Farbe dieses entfärbten Ö!s wurde durch Bestimmung der Lichtdurchlässigkeit in einer 20-mm-ZeIIe unter Verwendung eines fotoelektrischen Fotometers bestimmt. Die Lichtdurchlässigkeit (%) wurde als Entfärbungswirkung bezeichnet. Weiterhin wurde auch eine Gesamtanalyse des Produkts durchgeführt.
Zu Vergleichszwecken wurde die gleiche Untersuchung und Analyse auch mit einem handelsüblichen Standardaktivton tür Hochtemperaturverwendung
jo durchgeführt.
Die Ergebnisse dieser Untersuchungen und Analysen sind nachfolgend aufgeführt:
Entfär- Gesamtanalysc(°/o)
bungs-
wirkung
(%) SiO2 AI2O) FcO
Molverhältnis
Fe2Oj MgO CaO
Glühverlust
Nach Beispiel 2 erhaltenes Produkt
Standardaktivton für
Hoch tempera turverwendung
6OJ 77.98 1U6 0,42
56.0 78.12 1U8 1,03
2,14 0,29 2J2 5.41 11.71
1.18 0.22 2.60 5.21 11.73
Es ergibt sich aus den vorstehenden Ergebnissen, daß der nach Beispiel 2 durch Säurebehandlung von saurem Ton erhaltene Aktivton für Hochtemperaturverwendung gegenüber dem handelsüblichen Standardaktivton überlegen ist.
Beispiel 3
In diesem Beispiel wird der Fall, wo ein saurer Ton zu solchen Ausmaß gründlich behandelt wird, daß er als feinteilige Kieselsäure zur Verwendung als Verstärkungsfüllstoff für Kautschuke u. dgl. verwendet werden kann, beschrieben.
Das verwendete saure Tonmaterial war das Tonmaterial A nach Beispiel 1. Dieses Tonmaterial A mit einem Gehalt von 42% freiem Wasser und ein getFocknetes Pulver dieses Tonmaterials Af woraus der Wassergehalt in einem Trockerigerät von 11Ö°C, bis ein freier Wassergehalt von 3 bis 4% erreicht war, anschließend an die Zerkleinerung entfernt worden war, wurden in einem Gewichtsverhältnis von 8; 2 vermischt, Wozu dann 98%ige Schwefelsäure in einer Menge entspre* chend 1,5 Äquivalenten der gesamten in dem Tongemisch enthaltenen basischen Bestandteile zugegeben und gründlich vermischt wurde. Es wurden dazu 51 ml der 98°/oigen Schwefelsäure je 100 g des Tonmaterials A auf Trockenbasis zugegeben. Zunächst wurden die Teilchen des Tonmaterials und die Säure in diesem Tongemisch gründlich miteinander unter Verwendung eines Knetformungsgeräts in Berührung gebracht, worauf das Gemisch zu zylindrischen Granulaten von 5 mm Durchmesser und etwa 15 mm Länge granulier! wurde. Das Flüssigkeitsgewichtsverhältnis betrug in diesem Fall 1.45. was für die Granulate eine ausreichende Härte ergibt, um ihre Form von kleinen Granulaten beizubehalten.
Zur Durchführung der Umsetzung dieses Granulat-Produkts wurde dieses in einem Dmekluftsystem während einer Stunde bei 3500C behandelt, Das Reaktiorisgerät Vom Drucklüfttyp bestand aus eitler Reaktionskolonne vom Drucklufltyp mit einem Hartglasrohr von 3 cm Durchmesser und 40 cm Höhe, das eine durchbrochene ProzellariplaUe aft einer Stelle' 10 cm oberhalb des Bodens aufwies und außen mit einem Nichrom-Draht umwickelt war, wobei die
030 219/3
Vorrichtung so eingerichtet war daß trockene Luft vom Oberteil der Reaktionskolonne eingeführt werden konnte und das Reaktionsgas am Boden derselben abgenommen werden konnte. Das Gut wurde auf die durchbrochene Platte in der Reaktionskolonne aufgebracht 60 g des Granulatgemisches wurden in dieser Reaktionskolonne festgelegt und der saure Ton einer gründlichen Säurebehandlung unterzogen, indem die Umsetzung während einer Stunde bei 3500C durchgeführt wurde, wobei ein festes Reaktior.sprodukt erhalten wurde. In diesem Fall zersetzte sich der geringfügige Oberschuß an freier Schwefelsäure, d.h. die freie Schwefelsäure, auf Grund der Tatsache, daß die eingesetzte Schwefelsäuremenge das l,5fache der äquivalenten Menge betrug, und entwickelte SOrGas. Das dabei entwickelte SOrGas wurde in einer Menge von etwa 9 g, bezogen auf 98%ige Schwefelsäure, in üblicher Weise zurückgewonnen.
Dann wurde der Extraktionsarbeitsgang, der aus dem Extrahieren und Rückgewinnen der löslichen basischen Bestandteile, Spülung und Wasserwäsche bestand, wie in Beispiel i angegeben, durchgeführt. Das dabei
erhaltene, mit Wasser gewaschene behandelte Produkt wurde dann einer Trockenzerkleinerung und Schlämmung unterzogen, worauf das Gemisch durch ein Sieb von einer öffnungsweite von 53 Mikron (300 mesh) geführt, das Produkt gesammelt und getrocknet wurde. Dabei wurde eine feinteilige Kieselsäure eines gründlich säurebehandelten sauren Tons erhalten. Gleichzeitig wurde festes eisenhaltiges Aluminiumsulfat aus der zurückgewonnenen Extraktionsflüssigkeit erhalten.
κι Die Eigenschaften des Produkts wurden auf Grund seiner ölabsorptionsmenge, spezifischen Oberflächenbereiches und Schüttdichte bestimmt und gleichzeitig mit denjenigen einer handelsüblichen feinteiligen Kieselsäure verglichen. Als handelsübliche feinteilige
Ii Kieselsäure, die hier als Standardproduki eingesetzt wurde, wunde eine verwendet, die durch gründliche Behandlung des sauren Tons entsprechend dem üblichen Naßverfahren erhalten worden wa~- Die im vorstehenden erhaltenen Ergebnisse sind in den
>u folgenden Tabellen zusammen mit den Gesamtanalysen der Produkte sowie der Analyse des gewonnenen festen eisenhaltigen Aluminiumsulfate Zusamrnengefaui:
Gesamtanalyse (%) AI2Oi Fe2Oi CaO MgO Glüh- Menge Spezi Schult
(;ncl. verlust derÖI- fische dichte
SiO2 FeO) absorp- Ober
tion*) fläche")
0.75 0.49 0.0 0,62 3.99
1.65 0.46 2,25 0,0 42\ (ml/g) (m'/g) (g/ml)
Produkt nach Beispiel 3 94.56 2.0 125 0.25
Handelsübliche feinteilige 91,63 1.9 120 0.27
Kieselsäure
'■"l Der Ölabsorptionswert wurde auf folgende Weise erhalten: 1 g einer genau abgewogenen trockenen Probcmcngc wurde auf eine weiße Porzellanplatte gebracht. Diese Menge wurde mit einem Spatel aus rostfreiem Stahl unter Zugabc von verkochtem Lcinsamenöl in kleinen Anteilen verknetet. Wenn die Probemenge aus einer einzigen Masse bestand und das Gemisch aus Probemasse und Öl nicht mehr an der Porzellanplatle anklebte, wurde mit dem Zusatz des Lcinsaincnöls aufgehört. Die Menge des für diesen Knetarbeitsgang erforderlichen Öls wird als ölabsorptionsmenge bezeichnet.
*) Der Wert des spezifischen Oberflächenbereiches wurde entsprechend dem BET-Vcrfanren gemäß der Gasadsorption; methode bestimmt, wie sie allgemein bei der Bestimmung der spezifischen Oberflächen von Pulvern angewandt wird.
*) Der Wert der Schüttdichte wurde nach dem Eisenzylinderverfahren bestimmt (s. Akao. |ournal of The Society of Rubber Industry. Japan. Bd. 31. S. 53. 1958). Die Schüttdichte entsprechend der Eisenzylindcrmclhodc wird als Anzahl g/cm1 ange geben, wenn das Probestück mit einem Druck von 0,05 kg/cm2 gepreßt wurde.
Zusammensetzung des festen Aluminiumsulfats (%)
AIjOi 10.77
FeO 0.23
Fe 2O, 3,34
MgO 3.42
CaO 0.30
Unlöslicher Anteil 0.005
Gesamt-SO, 41.19
Freie H.SO, 0.12
Weiterhin sind in der folgenden Tabelle die i\ Ergebnisse aufgeführt, wenn das nach Beispiel 3 hergestellte feinteilige Siliciumdioxid in Kautschuk kompoundierl wurde, wobei ein Vergleich mit einer handelsüblichen, feinteiligen Slandardkiesclsäurc vorgenommen wurde: Das Kautschuk-Kompoundicr-Test-Vi verfahren wurde entsprechend IISK-6301 (1958) durchgeführt.
300%
Modul
Zugfestigkeit
Dehnung Härte
(kg/cm') (kg/cm')
Dupcrgier
barkcil
Produkt nach Beispiel 1 58 128 700 50 gut
Feinteilige Standard- 57 122 680 49 gut
Kieselsäure
Aus den vafslehcnden Ergcbriisseh zeigt s!ch,dai3 das stoff übertrifft, und daß lln Vergleich zu den nach'
Produkt eines saufen Tönsyder gründlich hiilSäUrö nach 65 üblichen Verfahren erhulteheri Produkten sciti spefziel·
dem in Beispiel 3 beschriebehefi Verfahren behandelt les Merkmal in seinem niedrigen Gehalt an dem
wurde, ein Produkt darstellt welches feinteilige Alumjniiimöxid^Aritcil liegt Wclfefhih wurde gezeigt
Kieselsäure bei der Verwendung als Ve.rstärkungsfüll- daß did freie Schwefelsäure während der Bearbeittings«
stufe rückgewonnen wird, und auch, daß die gewonnenen löslichen basischen Bestandteile als Flocculierungsmittel zur Wasserreinigung verwendet werden können und insbesondere als festes eisenhaltiges Aluminiumsulfat, dessen Gehalt an unlöslichen Anteilen niedrig ist.
Beispiel 4
In diesem Beispiel wird eine Verfahrensweise beschrieben, worin der saure Ton in Abwesenheit von Wasser säurebehandelt wird.
Als saures Tonmaterial wurde das Tonmaterial A wie nach Beispiel 1 verwendet, und es wurde eingesetzt, nachdem sein Wassergehalt bis zu einem Gehalt von 1,5% entfernt war, wozu es während 5 Stunden bei 1100C getrocknet wurde. 50%iges Schwefelsäureanhydrid (H2SO^ · 0,5 SOj) wurde als Behandlungssäure verwendet.
Zu jeweils 100 g dieses getrockneten Materials wurde 50%iges Schwefelsäureanhydrid in Mengen entsprechend 0,5; 1; 1.2 und 1,5 Äquivalenten der gesamten basischen Metallbeitandteile zugegeben. Nachdem Ton und Schwefelsäureanhydrid gründlich vermischt waren,
Menge an ver Flüssigkeils- R2OiIm Produkt Entfärbungs
wendeter Säure gewichtsverhältnis wirkung des
zum Zeitpunkt Produktes
des Mischen*
(%) (0/0)
0.5 0.Jl 1.45 780
1 0,59 1.69 72.5
1.2 0.71 1,07 69.7
1.5 0.88 0.58 66.2
Aus den vorstehenden Ergebnissen zeigt sich, daß der saure Ton vollständig mit Säure in Abwesenheit von Wasser behandelt werden kann und daß Produkte erhalten werden, die für verschiedene Verwendungszwecke entsprechend der eingesetzten Menge an Säure erhalten werden können.
Beispiel 5
In diesem Beispiel ist der Fall beschrieben, wo Aktivton zur Verwendung bei niedriger Temperatur hergestellt wird und die Klasse des eingesetzten sauren Tonmaterials geändert wird.
Das gewählte Tonmaterial wurde in Kamign. Tsuruokashi. Yamngata Prefecture. Japan, hergestellt. Dieses Tonmaterial wird nachfolgend als Tonmaterial B bezeichnet. Dieses 'Tonmaterial enthält 46% freies Wasser, und seine analytischen Hauptbestandteile sind SiO.. 57.7 3%; AIO, 22.80%: FcO 1.48%: Fe.O, 68.1%: MgO4.50%;(aO0.23% und Glühverlust 7.30%.
115 g einer 98%igen Schwefelsäure wurden gründlich mit 300 g dieses Tonmaterials B vermischt. Diese Säiiremcnge entspricht etwa 0.7 Äquivalent der gesamten in dem Tonmaterial B enthaltenen basischen Metallbcstandteile.
Das Gemisch, worin das Tonmaterial B und 0,7 Äquivalent Schwefelsäure innig vermischt waren, wurde wie im Beispiel I granuliert, worauf das Granulatprn· dtlkt unmittelbar während einer Stunde bei 2000C unter Verwendung der Druckluftvarrichittng nach Beispiel 3 umgesetzt wufdä, wobei ein festes Granula! als Reaktionsprodukl erhallen wurde.
Die Extraktion und Abtrennung der Salze der föslichcn umgesetzten basischen Mctallbestandteile wurde durchgeführt, indem der Exlfäklionsarbeiisgang wurde die Umsetzung wie im Beispiel 2 durchgeführt, wobei die festen Reaktionsprodukte erhalten wurden. Nachdem die Reaktionsprodukte in kleinen flockenartigen Granulaten anfielen, wurden die umgesetzten ί löslichen basischen Bestandteile wie im Beispiel 1 extrahiert und abgetrennt, woran sich eine gleiche Reinigung, Wäsche mit Wasser, Trocknung bei 1100C und ein Zerkleinerungsarbeitsgang anschlossen, wobei die Produkte, die mit der Säure in unterschiedlichen
in Mengen behandelt worden waren, erhalten wurden.
Die dabei erhaltenen Produkte wurden hinsichtlich ihrer Eigenschaften untersucht, wobei die bestimmten Eigenschaften in der Menge des Gehalts an RjOi(AI2Oj + Fe2Oj + FeO), in der Entfärbungswir-
[5 kung und der Menge der Ölabsorption bestanden. Falls nichs anderes angegeben ist, wird die nachfolgend angegebene Entfärbungswirkung entsprechend Beispiel 1 gemäß dem Untersuchungsverfahren für Aktivton zur Verwendung bei niedriger Temperatur bestimmt, wobei
>n desoxydiertes Sojabohnenöl als Versuchsöl verwendet wird. Die erhaltenen Ergebnisse sind nachfolgend aufgeführt:
Menge der
Ölabsorption
des Produktes
(ml)
0.7
0.83
0.93
0,57
ι· des erhaltenen Granulatprodukts unter Verwendung der Extraklionsvorrichtung nach Beispiel 1 durchgeführt wurde. Daran schloß sich ein gleicher Spül- und Wasserwascharbeitsgang an. Bis zur Beendigung der Wasserwäsche zeigte sich kein Zerfal1 des Granulalpro-
I» dukts. Wenn dieses mit Wasser gewaschene behandelte Produkt während 2 Stunden bei 1100C getrocknet und anschließend während 30 Minuten trocken zerkleinert wurde, wurde ein säurebehandeller saurer Ton, d. h. Aktivton zur Verwendung bei niedriger Temperatur,
■r> erhalten.
Dieses Produkt wurde hinsichtlich seiner Entfärbungswirkung wie im Beispiel 1 untersucht und gleichfalls wurde eine Gesamlanalyse des Produkts durchgeführt, wobei die nachfolgenden Ergebnisse
'■<) erhalten wurden.
Produkt nach Beispiel 5 86.7%
Entfärbungswirkung
Gesamtanalyse des Produkts 79.53%
SiO, 11.42%
AbO. 0.16%
FeO 1.98%
Fe.O, 3.11%
MgO 1,12"'..
CaO 5,25%
Glühverliist «1,83
Molverhältnis SiO2MI2Oi
Aus den vorstehenden Werten ergibt sich, daß ein ausgezeichneter Aktivton erhalten werden kann, selbst Wenn die Klasse des sauren Tons variiert wird.
4!
Beispiel 6
In diesem Beispiel ist der Fall beschrieben, wo der saure Ton mit Säure zu solchem Ausmaß behandelt wird, daß eine feinteilige Kieselsäure erhalten wird, wobei das beschriebene Tonmaterial B verwendet wurde.
Das Tonmaterial B wurde bei 110°C getrocknet und das getrocknete Tonmaterial B erhalten. Dieses getrockreie Tonmaterial enthielt 1,5% Wasser. Ein Gemisch wurde hergestellt, indem 137 g einer 98°/oi'gen Schwefelsäure zu 100 g des getrockneten Tonmaterials S zugegeben wurden. Das Flüssigkeitsgewichtsverhältnis in diesem Fall betrug 1,40. Bei der Bildung dieses Gemisches wurde Wärme erzeugt, und die Temperatur stieg auf 9O0C. Dieses gründlich vermischte Gemisch wurde wie im Beispiel 3 granuliert.
Die Umsetzung dieses Granulatgemisches wurde wie im Beispiel 3 durch Erhitzen in einem Druckluftsystem während einer Stunde bei 350° C durchgeführt.
Dann wurden die löslichen, in dem Reaktionsprodukt enthaltenen basischen Bestandteile wie im Beispie! 1 extrahiert und abgetrennt, worauf eir~ Spülung und Wasserwäsche des Produkts durchgeführt wurde. Das dabei erhaltene, mit Wasser behandelte Produkt wurde naß zerkleinert, geschlämmt und durch ein Sieb mit einer Maschengröße von 53 Mikron (300 mesh) geführt, worauf das Produkt gesammelt und getrocknet wurde. Es wurde dabei aus dem gründlich mit Säure behandelten sauren Ton feinteilige Kieselsäure erhalten.
Die Eigenschaften dieses Produkts werden auf Grund von Versuchsergebnissen hinsichtlich der Menge der ölabsorption. des spezifischen Oberflächenbereichs und der Schüttdichte zusammen mit der Gesamtanalyse und mit den Ergebnissen von Kautschukcompoundierversuchen angegeben:
Eigenschaften des Produkts nach Beispiel 6
Menge der Ölabsorption (ml/g) 2.3
Spezifischer Oberflächenbereich
(r'/g) 136
Schüttdichte (g/ml) 0.22
sgure Tone und andere Tonmineralien als saurer Ton verwendet wurden.
Als Ausgangsmaterialien wurden folgende Tonmineralien verwendet: Als Tonmaterial C wurde der
ϊ Sanko-Ton, der in Kitakanbaragun, Niigata Prefecture, Japan, hergestellt wird, als Typ für Halloysit der Kaolin-Tone gewählt. Als Tonmaterial D wurde der Cheto-Ton, der in Amerika gewonnen wird, a's Subbentonit der Bentonit-Tone gewählt. Andererseits
in wurde als Tonmaterial E der saure, in Nakaje, Niigata Prefecture, Japan gewonnene Ton gewählt
Unter Verwendung von Schwefelsäure in Mengen entsprechend 1,5 Äquivalenten der gesamten basischen Metallbestandteile der vorstehenden drei Tonmaterialien C1 D und E, so daß Flüssigkeitsgewichtsverhältnisse von etwa 1,20 bis 1,30 sich einstellten, wurden die Tonmaterialien und die 1,5 Äquivalente Schwefelsäure gründlich vermischt, worauf die Gemische zu zylindrischen Formen wie im Beispiel 1 granuliert wurden.
>n Daran schloß sich unmittelbar die Umsetzung während einer Stunde bei 3500C u ar Verwendung der Vorrichtung vorn Drucklufttyp v, ie im Beispie! 3 an. so daß feste, granulatförmige Reaktionsprodukte erhalten wurden.
2i Die umgesetzten löslichen basischen, in diesem Rpaktionsprodukt enthaltenen Bestandteile wurden wie im Beispiel 1 extrahiert und abgetrennt, woran sich eine Spülung und Wäsche mit Wasser anschloß. Die behandelten Produkte wurden nach Beendigung der
jo Wäsche mit Wasser dann feu:ht zerkleinert und anschließend geschlämmt und getrocknet, wobei gründlich mit Säure behandelte, feinteilige Kieselsäure aus den Tonen vom AIuminiumoxid-Siliciumdioxid-Typ erhalten wurden.
Ji Die spezifische Oberflächen, Schüttdichten und Mengen der Ölabsorption der dabei erhaltenen feinzerteilten Kieselsäuren sowie die Gesamtanalyse der Produkte zusammen mit der Gesamtanalyse der eingesetzten Ausgangstone sind in den folgenden Tabellen aufgeführt:
Gesamtanalyse des Produkts (%) 94,70
SiO2 1,20
Al2O, 0.53
Te2O, _
CaO 0.81
MgO 4.00
Glühverlust
Ergebnisse des Kautschuk-Compoundierversuchs
?00-%-Modul(kg/cm*) 37
Zugfestigkeit (kg/cm2) 123
Dehnung(%) 830
Härte (JIS) 46
Dispergierbarkeit gut
Es zeigt sich aus den Ergeonissen in diesem Beispiel, daß das durch gründliche Säurebehandlung eines sauren Tons unter Verwendung eines anderen Tonmaterials trhaltene Produkt ebenfalls eine hervorragende feinteilige Kieselsäure ztlf Verwendung als Füllstoff darstellt.
Beispiel 7
In diesem Beispiel ist def Fall der Herstellung einer (einteiligen Kieselsäure beschrieben, wobei andere
Gesamtanalyse der Ton Tonmaterial D E
materialien (%) C
A'i SiO2
AI2Oj 60.37 64.67
Fe2O1 52.34 24,83 17.17
(einschließlich FeO) 30.32 2,74 3.50
CaO 3.26
}0 MgO 2,66 1.13
Glühverlust 0,86 3,22 5,25
Freier Wassergehalt 1.33 7.14 7,67
Spezifischer Oberflächen 12,02 35.5 39.0
55 bereich (m2/g) 31,0 90 90
Eigenschaftendes 56,0
Produkts
Spezifischer Ober
flächenbereich (m2/g) 168 135
60 Schüttdichte (g/ml) 140
Menge der Ölabsorp t,6 1,9
tion (ml/g) 1,8 0,32 0,27
Gesaititanalysf des 0,30
55 Produkts
SiO2
94.26 94.1?
94.39
I orlsel/uiiü
Tonmaterial D [·:
C
Gesnmtanalysc des
Produkts 0,85 1,83
AI2O, 0.66 0,23 0,37
Fe2Oj 0,20
(einschließlich FeO) 0.40 keine
CaO 0.24 0.1 kein
MgO kein 4,08 3.21
Glühverlust 4.66
Es zeigt sich aus den vorstehenden Ergebnissen, daß feinzertejle Kieselsäure, die sich gegenüber handeslüblichen Produkten überlegen erweist, in den Fällen erhalten werden kann, wo llalloysit. Bentonil und andere saure Tone als Ausgangstonmaterialien vom Aluminiumoxid-Siliciumdioxid-Typ verwendet werden.
Beispiel 6
In diesem Beispiel ist der Fall beschrieben, wo ein Aktivton unter Verwendung eines vorbehandelten sauren Tons als Ausgangsmaterial hergestellt wurde, d. h. des Tonmaterial A, woraus der Pyrit zunächst durch Aufschlämmen des sauren Tons entfernt wurde.
Nachdem das Tonmaterial A vermählen war, wurde es aufgeschlämmt und dann sein Wassergehalt durch Filtration abgetrennt, wobei ein vorbehandeln saurer Ton A. dessen Wassergehalt 82% betrug, erhalten wurde. Die Zusammensetzung des trockenen Produkts betrug SiO2 70,92%; AI2Oi 14,47%: Fe2O1 3,03%; CaO 0,88%: MgO 5.54% und Glühverlust 5,50%. Diesen vorbehandelten sauren Ton A. dessen Wassergehalt 82% betrug, ließ man dünn in ein Gefäß einlaufen und erhitzte Luft darüber zur Trocknung auf einen Wassergehalt von 65% streichen, worauf 1,0 Äquivalente einer 98%igen Schwefelsäure, bezogen auf die gesamten basischen Metallbestandteile des Tons (Trokkenbasis), zugegeben wurden. Das Flüssigkeitsgewichtsveriiäitnis in diesem Faii betrug etwa 2,5. Beim gründlichen Vermischen dieses Gemisches ergab sich ein stabiler kremartiger Zustand: wenn dieses kremartige Gemisch während 2 Stunden bei 150° C wie im Beispiel 2 umgesetzt würde, wurde ein flockenartiges, plastisches Rcaklionsprodukl erhalten. Dieses plastische Reaktionsprodukt wurde einem Exlraktionsarbeitsgang wie im Beispie! 2 zur Extraktion und ι Abtrennung der umgesetzten iöslichen basischen Bestandteile unterzogen, woran sich ein Spül· und Waschubcitsgang mit Wasser anschloß. Das behandelte Produkt war nach der Beendigung der Wäsche mit Wasser bei 11O0C getrocknet worden, und anschließend
in wurde es trocken zerkleinert, während 30 Minuten, wodurch das säurebehandelte Produkt erhalten wurde.
Wenn die Eigenschaften dieses Produkts entsprechend dem Verfahren zur Untersuchung von Aktivtonen zur Verwendung bei niedriger Temperatur bc-
Π stimmt wurden, betrugen sie 38,2%. Dies ist ein Verhalten, welches gegenüber denjenigen der Standardaktivtone zur Verwendung bei niedriger Temperatur überlegen ist. Es zeigt sich, daß auch aufgeschlämmter Ton zur Herstellung von Aktivton verwendet werden
>u kann, wenn er mit einem Flüssigkeitsgewichtsverhältnis von 2.5 behandelt wird.
Beispiel 9
In diesem Beispiel ist der Fall, wo das Flüssigkeitsgewichtsveriiältnis variiert wird, beschrieben
Das Tonmaterial A wurde als Ausgangsmaterial verwendet. Da dieses Tonmaterial A einen natürlichen
jo Wassergehalt von 4:2% hat, wunde es auf 110°C zur Entfernung des Wassers bis auf einen Wassergehalt von 1,5% erhitzt. Das auf diese Weise getrocknete Tonmaterial und der natürliche wasserhaltige Ton wurden verwendet. Schwefelsäure wurde als Säure verwendet, und die Menge an zugesetzter Säure betrug 0,2; 0,5; I und 1,5 Äquivalente der gesamten basischen, in dem Tonmaterial A enthaltenen Bestandteile, wobei 98%ige Schwefelsäure und Lösungen derselben in verschiedenen Konzentrationen verwendet wurden.
Es wurden Gemische mit unterschiedlichen Flüssigkeitsgewichtsverhältnissen durch geeignetes Vermischen der vorstehenden Tonmaterialien und Säuren erhalten.
Die Flüssigkeitsgewichtsverhältnisse bei diesen Kombinationen und der Zustand der Gemische sind in der folgenden Tabelle angegeben.
Menge an verwendeter Säure (Äquivalente) OJ I (3) I
0.982 f
0.2 0348 (2)
0,660
zerreibbar S
Getrockneter saurer Ton mit 1,5%
Wassergehalt
- zerreibbar zerreibbar (7) ?
1.20
H2SO4 (98% Wasser) (5)
1,15
(6)
1.20
granulierbar
Getrockneter saurer Ton mit 1,5%
Wassergehalt
(4)
1.10
granulierbar granulierbar (H)
1,45
kremartig
H2SO4 (98%) granulierbar (9)
135
kremartig
(10)
1.40
kremartig
(15)
1.42
Wasser (8)
130'
kremartig
(13)
1,14
(14)
U6
granulierbar
Tonmaterial A, Wassergehalt 42% (12)
0,830
granulierbar granulierbar
Getrockneter saurer Ton, Wasser
gehalt I.50/0
H2SO4 (98%)
granulierbar
16 6? 627
Fortsetzung
Menge ah verweiuleler .Säure (Äquivalente) 0.2 0.5 ί
HalbgetfocknelerTofi, Wassergehalt (9,4%
H2SC
*) (I). (2)... bezeichnen den Versuch.
(16)
0.867
gramilic'fbiir
(17)
1.18
schwach
kremaftig
Es ergibt sich aus der vorstehenden Tabelle, daß die bestimmenden Grenzen, ob das Gemisch granulierbar ist oder, da kfernartig, nicht granulierbar ist, lediglich durch den Wert des Gewichtsverhältnisses allein nicht angegeben werden können, da ein großer Unterschied im Zustand des Gemisches in Abhängigkeit davon gegeben ist, ob der aTs Äusgangsmäierial verwendete Ton ein natürliches wasserhaltiges Produkt oder ein getrocknetes Produkt ist. Zusätzlich tritt ein Unterschied im Zustand des Gemisches in Abhängigkeit von der Menge der eingesetzten Schwefelsäure auf.
Die vorstehenden Gemische wurden während 2 Stunden bei 2000C wie im Beispiel 2 umgesetzt, worauf
die löslichen, in den erhaltenen Reaktionsprodukten enthaltenen basischen Bestandteile wie im Beispiel 2 extrahiert und abgetrennt wurden, worauf gespült und das Reaktionsprodukt mil Wasser gewaschen wurde, so daß säurebehandelte Produkte erhalten wurden, die unter Verwendung verschiedener Fliissigkeiisgewiehtsverhältnisse hergestellt Worden Waren.
Die Produkte wurde hinsichtlich ihres verbliebenen Alumintumoxydanicils (AI>Oi) analysiert, der nachfolgend zusammen mit der Menge an freier Schwefelsäure Und dehi Flüssigkeitsgewichtsverhältnis unmittelbar Räch Beendigung der Umsetzung angegeben ist.
Ver- Verbliebenes Menge an freier Flüssigkeits-
suchs- AI2O1 (%) Schwefelsäure gewichts-
Nr. (in 100 g des unmittelbar nach verhältnis nach
Produktes) der Umsetzung*) der Umsetzung
(g/100 g des
Rcaklions-
produkles)
I 9.26
2 1.39 3,25 0,0336
3 0.93 3.50 0.0363
4 13.12
5 8.96
6 1.17 2.25 0.0231
7 Ό.80 3.20 0.0331
O t 1 OO .
9 8.91 _
10 0,95 2,20 0,0225
11 0.77 3,20 0.0331
12 13.25
13 9.05
14 1,15 2,80 0.0286
15 0.82 3.10 0,0320
16 1,08 2.95 0.0304
17 0,75 3,56 0.0370
*) In den Fällen, wo die verwendete Menge Schwefelsäure 02 und 0,5 Äquivalente betrug, konnte in den meisten Fällen die Messung nicht vorgenommen werden. Die Bestimmung erfolgte mit derjenigen Menge, die durch eine vorgeschriebene Menge Wasser extrahiert wurde.
Aus den vorstehenden Ergebnissen zeigte sich, daß der saure Ton bei verschiedenen Flüssigkeitsgewichtsverhältnissen mit einer geringen Menge Säure und innerhalb eines kurzen Zeitraumes und mit leichter Verfahrensführung säurebehandelt wird.
Beispiel 10
In diesem Beispiel wird der Fall, wo die Umsetzung in einem Zustand bei dem der Wassergehalt beibehalten bo wird, im Vergleich zu einem Fall durchgeführt, wo der Wassergehalt abgedampft wird, beschrieben.
Es wurde das Tonmaterial A verwendet und 98%ige Schwefelsäure in Mengen entsprechend 1,0 und 1,5 Äquivalenten der gesamten basischen, in dem Tonmaterial A enthaltenen Metallbestandteile zugegeben. Untar Zugabe von Wasser im erforderlichen Umfang wurden Ton und Säure gründlich mit Flüssigkeitsgewichtsverhältnissen, wie in der folgenden Tabelle angegeben.
28
vermischt. Diese Gemische wurden jeweils in zwei Öechergläscr von 300 ml gebracht, wovon eines offen stehengelassen wurde, während das andere durch Abdecken mit einem Vinylbogcli verschlossen wurde. Die Umsetzung wurde dann während 18 Stunden in einem Tank von konstanter Temperatur von 60°C durchgeführt.
Die Mischbedingungen, der Zustand des Gemisches
und das Flüssigkeitsgewiehisverhältnis nach Beendigung der Umsetzung in diesem Fall, der Zustand des Reakfionsprodukts in diesem Fall und der hinterbliebeiie Aluminiumoxidanteil des Produkts nach der Spülung > und Wasserwäsche anschließend an die Exffaktion (wie in Beispiel I) und Abtrennung der umgesetzten löslichen, basischen Bestandteile sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.
Menge an Wassergehalt I nach Beendigung Il nach Beendigung
verwendeter beibehalten der Umsetzung der Umsetzung
Säure oder zum Zeitpunkt Flüssigkeits- zum Zeitpunkt Flüssigkeits-
abgedampft ilcS Mischen* gewichls- der Umsetzung gcwichts-
1,0 Äquivalent abgedampft Tonmaterial A verhältnis Tonmaterial Λ verhältnis
326 g 0.63 326 g 0.38
kremariig buttcrarlig
Schwefelsäure verbliebener Schwefelsäure verbliebener
68 g Aluminium 68 g Aluminium
Wasser oxidanteil Wasser oxidanteil
mg 1.28*) 80 g 1,25
Flüssigkcits- Flüssigkeits
gewichts- gewichts
beibehalten Flüssigkeits verhaltnis Flüssigkcils- verhältnis
gewichts 0,87 ge wich Is- 0,54
verhältnis buttcrnrtig verhältnis butterartig
1.82 1,66
mayonnaise verbliebener mayonnaisc- verbliebener
artig Aluminium ärtig Aluminium
oxidanteil oxidanteil
1.39 1.37
Flüssigkeits- Flüssigkeits
gewichts- gewichts
1,5 Äquivalent abgedampft Tonmaterial A Verhältnis Tonmaleria! A verhältnis
326 g 0.45 326 g 0.36
hartgeleeartig hartgeleeartig
Schwefelsäure . verbliebener Schwefelsäure verbliebener
iO2g Aluminium 102 g Aluminium
Wasser oxidanteil Wasser oxidanteil
66 g 0,91 26 g 0,87
Flüssigkeits Flüssigkeits
gewichts gewichts
beibehalten Flüssigkeits- verhältnis Flüssigkeits verhältnis
gewichts- 0.47 gewichts 0,62
verhältnis butterartig verhältnis klumpig
1,92 1,70
auf- auf-
schlämmungs- verbliebener schlämmungs- verbliebener
artig Aluminium artig Aluminium
oxidanteil oxidanteil
1.17 1,02
*) Der verbliebene Aluminiumoxidanteil wird angegeben als Anzahl Gramm in t00 gdes getrockneten Produktes.
Aus den vorstehenden Werten ergibt es sich, daß im Fall eines Gemisches, bei dem das Tonmaterial und die Schwefelsäure zum Zeitpunkt des Vermischens mit einem Flüssigkeitsgewichtsverhältnis (Teile ijn Gewichtsverhältnis) von mindestens 1,5 vermischt worden
waren, der saure Ton ohne Störung sowohl in dem b5 Zustand, wo der Wassergehalt des Gemisches beibehalten wurde, als auch abgedampft wurde, säurebehandelt wurde, obwohl die Umsetzung bei einer so niedrigen Temperatur wie 600C durchgeführt wurde.
29
Beispiel 11
In diesem Beispiel ist der Fall beschrieben, wo die Säurekonzentration des Gemisches zum Zeitpunkt des Vermischens variiert wurde.
Als Tonmaterial wurde das Tonmaterial A verwendet, während hinsichtlich der einzusetzenden Menge an Schwefelsäure diejenige Menge an Säure, die zur Herstellung eines sogenannten Aktivtons zur Verwendung bei niedrigen Temperaturen d. h. 0,66 Äquivalente der gesamten basischen Metallbestandteile, günstig ist, und die Menge an Säure, die zur Herstellung eines Aktivtons zur Verwendung bei hoher Temperatur, d. h. 0,38 Äquivalente der gesamten basischen Metallbestandteile günstig ist. verwendet wurde. Andererseits, wurde die Einstellung der Säurekonzentration bewirkt, indem das getrocknete Produkt des Tonmaterials A verwendet wurde, wozu Wasser vorhergehend zugegeben worden war, so daß die jeweiligen Wassergehalte 4,
30. 35. 40. 45 und 50% betrugen. Die Umsetzung wurde wie im Beispiel 2. jedoch während 14 Stunden bei 60rC durchgeführt.
Zunächst wurde in dem Reaktionsprodukt die Menge der verbliebenen freien vorhandenen Schwefelsäure zu dem Zeitpunkt bestimmt, worauf c^e umgesetzten löslichen basischen Bestandteile wie in Beispiel I extrahiert und abgetrennt wurden, und anschließend das Produkt gespült, mit Wasser gewaschen, getrocknet und zerkleinert wurde. Die Eigenschaften der dabei erhaltenen Produkte wurden untersucht, indem der Entfärbungsvcrsuch für eine Verwendung bei niedriger Temperatur bzw. hoher Temperatur durchgeführt wurde.
Das Flüssigkeitsgewichtsverhältnis zum Zeitpunkt des Vermischens, die Menge der freien Schwefelsäure unmittelbar nach der Umsetzung und die Entfärbungswirkungder Produkte sind nachfolgend aufgeführt:
Wassergehalt Behandlung zur Verwendung bei niedriger Menge an freier Entfarbungs- Behandlung zur Verwendung bei hoher Menge der ver Enlfärbungs
Temperatur Schwefelsäure wirkung Temperatur bliebenen freien wirkung
Flüssigkcits- unmittelbar Flüssigkeits- Schwefelsäure
gewichls- nach der gewichls- unmittelbar
verhältnis Umsetzung vcrhältnis nach der
zum Zeitpunkt zum Zeitpunkt Umsetzung
des Mischens (g/100g) des Mischens (g/100g)
22.6 74.3 _ _
(%) 4.2 85.6 1,9 61.6
4 0,45 5.5 87.0 _ 2.7 63.6
30 0,84 6.1 88.4 0.67 2.7 62,8
35 0,95 2.3 87.3 0.78 4.3 65.6
40 1,08 5.1 86,3 0.81 2.1 64.8
45 1,23 85.5 1.06 62.5
50 1,41 1.24
Standardton
Es zeigt sich aus den vorstehenden Ergebnissen, daß es möglich ist. Aktivtone herzustellen, deren Eigenschaften vergleichbar wenn nicht überlegen denjenigen vom Standardprodukt sind, ohne daß sie praktisch irgendeinen Unterschied hinsichtlich der Entfärbungswirkung zeigen, wenn die Säurebehandlung unter Konstanthalten der verwendeten Säuremenge durchgeführt wird, obwohl die Säurekonzentration zum Zeitpunkt des gründlichen Vermischens von Tonmaterialteilchen und Säure variiert wird, d. h. daß die Konzentration der Säure zum Zeitpunkt des Vermischens nur einen zu vernachlässigenden Einfluß hat, falls die eingesetzte Säuremenge bezüglich des Tonmaterials feststeht.
Beispiel 12
In diesem Beispiel ist der Fall beschrieben, wo die Menge der verwendeten Säure während des Vermischens variiert wird; in dem Fall wo die Menge der Säure als chemische Äquivalenz zu den gesamten basischen Metallbestandteilen in dem Tonmaterial als 1 bezeichnet ist, ist die eingesetzte Menge an Säure bezogen hierauf 1.
Als Tonmaterial wurde das Tonmaterial A mit einem Wassergehalt von 42% verwendet und ah Säuremengen 0,36; 0,5; 0,66; 0.92 und 1,47 Äquivalente gewählt, wobei diese Mengen jeweils mit dem Tonmaterial A unter Verwendung von 98%iger Schwefelsäure vermischt wurden. Im Fall der 1,47 Äquivalente wurde das Flüssigkeitsgewichtsverhältnis durch Zusatz von 2 Teilen getrocknetem Ton aus dem Tonmaterial A zu 8 Teilen des Tonmaterials A eingeregelt.
Die verschiedenen Gemische wurden während 2 Stunden bei 2000C entsprechend dem Verfahren nach Beispiel 2 behandelt, wobei ein festes Reaktionsprodukt erhalten wurde.
Die Menge an freier Schwefelsäure in diesem Reaktionsprodukt wurde bestimmt, und anschließend wurden die in dem Reaktionsprodukt enthaltenen löslichen basischen Bestandteile wie in Beispiel 1 extrahiert und abgetrennt, worauf das Reaktionsprodukt gespült und mit Wasser gewaschen wurde, wobei das säurebehandelte Produkt erhalten wurde.
Die Entfärbungswirkung der jeweiligen Produkte wurde entsprechend den Versuchsverfahren für Aktivtone zwecks Verwendung bei niedriger bzw. hoher Temperatur untersucht.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt-
Eingesetzte Flüssigkeits- 1 a «7 an
J. VJ VJ / VJ.^
7 32 Niedrig
31 Menge an Säure gewichts- Entfarbungswirkung (0A) tempera tur-
verhältniszum Menge an freier verwendimg
Mischzeitpunkt Säure im Hoch
Reakiions- temperaiur- 85.5
(Äquivalente) produkt verwendung
0,36 0,83 86,2
0,38 0^1 (g/100 ml) 56.2 88.4
0,50 1,00 2,0 62,8 90,2
0.66 1,08 2,7 6U 88.7
052 1,18 3,6 85.2
1.47 1.41 6,1 60,5
Standardton 7,3 48.0
14.5 56.0
Es ergibt sich aus den vorstehenden Ergebnissen, daß bei Veränderungen der Menge der zu dem Material zugesetzter Säure Produkte von unterschiedlichen Klassen gebildet werden, da das Ausmaß in dem der saure Ton behandelt wird, entsprechend der Menge an zugesetzter Saure variiert. Das heißt, es ergibt sich, daß zur Herstellung bestimmter Produktklassen die Menge der eingesetzten Säure einen weit wesentlicheren Gesichtspunkt darstellt als die anderen Behandlui.gsbedingungen.
B ei sp i eI 13
In diesem Beispiel ist der Fall beschrieben, wo die Klasse der eingesetzten Säure zur Behandlung variiert w.irde.
Als Ausgangstonmaterial wurde das Tonmaterial A mit einem Wassergehalt von 42% verwendet. Weiterhin wurden als Mineralsäuren Schwefelsäure. Salzsäure und Salpetersäure und als organische Säure Oxalsäure und Essigsäure als Säuren zur Behandlung gewählt.
Die eingesetzte Menge an Säure im Fall von Tonen zur Verwendung bei hoher Temperatur betrug 0.38 Äquivalente und im Fall von Tonen zur Verwendung bei niedriger Temperatur 0.66 Äquivalente. Diese Mengen wurden gründlich mit dem Tonmaterial vermischt. Die Mengen an eingesetzter Säure im Fall der organischen Säuren wie Oxalsäure und Essigsäure betrugen jedoch 1,5 Äquivalente.
Von diesen Gemischen waren nur diejenigen der Schwefelsäure und Oxalsäure zur Formung geeignet, während der Rest, da weich, kremartig wurde.
.?n Die Umsetzung dieser Gemische wurde durchgeführt, indem die Gemische auf eine Scheibe in einer Stärke von etwa 1 bis 2 cm gebracht wurden und während 2 Stunden in einem Behälter von konstanter Temperatur von 200" C stehengelassen wurden, wodurch diejeweili-
r> gen festen Reaktionsprodukte erhalten wurden.
Die Extraktion und Abtrennung der umgesetzten löslichen basischen, in den Reaktionsprodukten enthaltenen Bestandteile wurde unter Verwendung der Extraktionsvorrichiung nach Beispiel 1 durchgeführt,
jo worauf die Produkte gespult, mit Wasser gewaschen, getrocknet und zerkleinert wurden, so daß sich Aktivtone zur Verwendungen für Hochtemperatur und Niedertemperatur ergaben, die unter Verwendung der verschiedenen Mineralsäuren und organischen Säuren
j) als Behandlungssäuren erhalten wurden. Die Eigenschaften dieser Produkte wurden entsprechend den jeweiligen Entfärbungswirkungsuntersuchungen für Aktivtone zur Verwendung bei hoher bzw. niedriger Temperatur bestimmt, wobei folgende Ergebnisse
■sri erhalten wurden:
Art der verwendeten Ton zur Verwendung bei hoher ι F.ntfarbungs- Ton zur Verwendung hei wirkung des
Saure Temperatur wirkung des niedriger Temperatur Produktes
Freie Saure im Produktes Freie Säure im Fntfarbungs· ("-·
Reaklions- (%) Rcaktions- Sb.S
prorlukt 64.6 produkt 84.4
(g/inoml) 67.4 Ig/K)OmIi 8 3.7
Schwefelsäure 6.7 60.6 12.7 8J.H
Salzsäure 5.4 62.9 9.b 7b:
Salpetersäure 13.3 63.2 31.4 84.0
Oxalsäure 7.3 56.0 8.2
Fssigsäure 0.7 2.1
Standardton _
Fs ergibt sich aus den vorstehenden Werten, daß Aktivtone nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch durch Verwendung von organischen Säuren wie Oxalsäure und Essigsäure und weiterhin durch Verwendung von Mineralsäuren wie Schwefelsäure. Salzsäure und Salpetersäure hergestellt werden können.
Beispiel 14
In diesem Beispiel ist der Fall beschrieben, Wo die Reaktionsbedingungen hinsichtlich Zeit und Temperatur bei der Behandlung des Gemisches variiert wurden.
Unter Verwendung des Tonmaterials A als Ausgangston wurden 0,7 Äquivalente Schwefelsäure zu dem Ton zugesei/t und hiermit vermischt Nach 'lern Granulieren des Gemisches zu zylindrischen Granulaten von etwa 5 χ 1 5 mm wurde die Säurebehandlung unter Verwendung einer Reaktinnsvorrichlung vom Drucklufltyp. wie im Beispiel 3 verwendet, dun hgeführt. wobei die Behandlungstemperauircn vlki Raumtemperatur (2O0CVlOO, 200, 350,400 und SOO0C angewandt und bei jeder Temperatur drei BefiärtdlUngszeitert für 2elträU> me im Bereich von 15 Minuten bis zu 1 Monat gewählt wurden.
Die Nachbehandlung nach der Säurebehandlung wurde wie im Beispiel 3 durchgeführt, wodurch die jeweiligen Produkte erhalten wurden,
0302)9/8
Die Eigenschaften der dabei erhaltenen Produkte wurden entsprechend dem Verfahren der Untersuchung der Entfärbungswirkung für Aktivtone zur Verwendung bei niedriger Temperatur bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind nachfolgend augeführt:
Behandlungs
temperatur
("C)
Behandlungszeit Entfärbungs
wirkung des
Produktes
Raum
temperatur
17 Stunden
1 Woche
1 Monat*)
88,5
88,7
883
200 0,5 Stunden
1 Stunde
2 Stunden
88,0
88,5
88,7
350 0,25 Stunden
0,5 Stunden
1 Stunde
87,5
87,7
88.0
400 0,5 Stunden 70.5
500 0,25 Stunden
0,5 Stunden
1 Stunde
öU
613
62.0
*) Lediglech dieser Versuch wurde durchgeführt, indem das Material während eines Monats bei Raumtemperatur in geschlossenem Zustand durch Umhüllung in einem Vinylchloridbeutel stehengelassen wurde. Die restlichen Versuche wurden sämtlich im offenen Zustand durchgeführt.
Es ergibt sich aus den vorsiehenden Werten, daß die Behandlung des sauren Tons bei Behandlungstemperaturen bis zu 500"'C durchgeführt werden kann und insbesondere, daß die Säurebehandlung des sauren Tons erfolgt, selbst wenn man ihn bei Raumtemperatur I Monat in geschlossenem Zustand stehenläßt.
Beispiel 15
In diesem Beispie! wird der Fall beschrieben, wo ein anorganische Salze enthaltendes Extraktionsmedium zur Extraktion zwecks Entfernung der basischen Metallbestandteile aus dem Reaktionsprodukt verwendet wird, welches der Irockenen Säurebehandlung unterworfen worden war.
Das gemäß Beispiel 1 verwendete Tonmaterial A wurde als Ausgangston in diesem Beispiel verwendet. In der gleichen Weise wie bei Beispiel I wurde Schwefelsäure in einer Menge entsprechend 0.66 Äquivalenten zu dem Tonmaterial A zur Bildung eines Gemisches zugegeben. Nach der Granulierung wurde das Gemisch bei einer Temperatur von 150"C während 2 Stunden zur I Jmsetzung unter trockenei; Bedingungen stehengelassen. Es wurde d.ibci ein festes, granulatartiges Reaktionsprodukt erhalten.
/ur Extraktion des dabei erhaltenen Reaklionspro dukis wurden folgende drei Hxtraktionsmedien gewählt: 1, Ein Extraktionsmedium, das aus der im Beispiel I gewonnenen Extraktionsflüssigkeit, die die basischen Metallbestandteile in hoher Konzentration enthielt, und einer Schwefelsäurelösung von 60 Be bestand, wodurch der pH-Wert dieses Extraktionsmediums auf 0,5 eingestellt wurde;
Z ein Extraktionsmittel, das aus einer Beizabfallschwefelsäure in der Stahlindustrie bestand, wobei die Zusammensetzung dieser Abfallschwefelsäure folgende ist: freie H.SO4 = 93 g/100 ml, FeiOj= 11,7 g/100 ml und gebundenes
SO,= 17,0 g/100 ml, und
3. ein Extraktionsmedium, welches durch Verdünnen einer Abfallschwefelsäure von der Rutil-Titandioxid-Industrie mit Wasser hergestellt worden war, wobei die Abfallschwefelsäure ein spezifisches Gewicht von 1360 und eine Zusammensetzung an freier H>SO4 = 35.6 g/100 ml, gpbundenes SOj= 142 g/100 ml. Fe = 4,28 g/100 ml,
AI.O, = 0.7() g/100 ml. TiO.. = 0.85 g/100 ml und MgO = 0.91 g/100 ml hatte, so daß dieses ExtraküorisrnedmiTi freie 1 '..SO1 in einer Menge von etwa 10.0 g/100 ml enthielt.
Die Extraktion wurde durchgeführt, indem die gleiche Extraktionsvorrichtung unter denselben Bedingungen wie im Beispiel 1 eingesetzt wurden, jedoch die vorstehend aufgeführten drei F.xiraktionsmcdien verwendet wurden.
Dann wurden die Reaktionsprodukte von denen jedes mit einem dieser F.xtraktionsmcdien behandelt worden war. mit Wasser gewaschen und bei 11OC' während 2 Stunden getrocknet, worauf sie granuliert wurden, um Aktivione zur Verwendung bei niedriger Temperatur /\\ erhalten.
Das Ausmaß des /erlalls des Granulatprodukts in jedem der Exlrakiionsmedien wird aK Zerteilungsgrad angegeben, und in der nachfolgenden Tabelle sind die Ergebnisse bei Zerteilungsversuchen in jedem der Extraklionsmedien aiifgefuhrt. Der Zerteilungsgrad wurde nach folgenden Verfahren bestimmt:
Das granulatförmige Picaktionsprodukt mit einem Durchmesser von etwa 5 mm wurde in ein Drahtnclz mit Maschen von 2 mm gepackt und in jedes der Fiiraktionsmedien eingetaucht. Nach dem vorgeschriebenen Fxtraklionszeitrjum wurde die Menge des in dem Drahtnetz von 2 mm Maschenweite verbliebenen Produkts bestimmt Dann wurde der Zerteilungsgrad berechnet, indem die /ahlenmäßige Differenz der verbliebenen Menge gegenüber der ursprünglichen Menge durch die ursprüngliche Menge dividieri wurde.
Die Aktivität jedes gemäß diesem Beispiel hergestelllen sauren Tons wurde entsprechend Beispiel 1 auf Cirund der Enifärbungswirkung für Öl berechnet. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefaßt:
Kxtraklionsmoliuin Im Beispiel I
gewonnene
Fitraklnins-
flüsiigkeil
Bei/ahfall
Schwefelsaure
Abfall Sihivef
s.iurc von tier
Titandioxid
imliisine
EntfäfbüHgswirkung(%} 88,2 87,9 87,8
Zer<ci[Uhgsgfad(%) 0 Ό 0
Es ergibt sich aus den vorstehenden Werten, daß ein Produkt Von guter Qualität erhältlich ist, selbst wenn ein wäßriges Medium, das verschiedene anorganische Salze enthält, bei dem Exiraktiönsarbeitsgang Verwendet wird, ohne daß ein Zerfall def Granulate wähfend der Exlfäkiiöhsslüfe erfolgt.

Claims (3)

1 P, «7 £O7 J. W \J I \J £. I Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von aktivem Ton oder feinteiliger Kieselsäure, wobei ein Aluminium- s oxid-Kieselsäure-Ton mit 1,0 bis 1,5 Äquivalenten einer Säure oder einer wäßrigen Lösung hiervon, bezogen auf die Menge der aus dem Ausgangston zu entfernenden basischen Metallbestandteile, vermischt wird und das Gemisch aus Säure oder in wäßriger Lösung hiervon mit dem Ton in einem Verhältnis von 0,3 bis 2,5 Gewichtsteilen der ersteren auf 1 Gewichtsteil des letzteren, bezogen auf das getrocknete Produkt des Tons, vorliegt und dabei direkt ein nichtflüssiges festes Reaktionspro- ι ϊ dukt gebildet wird und anschließend die extrahierbaren basischen Metallbestandteile aus dem nichtflüssigen festen Reaktionsprodukt mit einem wäßrigen Medium extrahiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß während der Extraktion der 2n basischen Metaübestandteile eme Temperatur von etwa 50 bis etwa 800C und ein pH-Wert des wäßrigen Mediums von nicht mehr als 1 eingehalten wird
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- >ϊ zeichnet, daß als wäßriges Medium zur Extraktion der basischen Metallbestandteile ein wäßriges Medium, welches ein darin vor der Extraktion gelöstes anorganisches Salz enthält, verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch I. dadurch gekenn- so zeichnet, daß zur Extraktion ein wäßriges Medium eingesetzt wird, welches vorhergehend zur Extraktion des nichtflüssigen festen Reaktionsprodukts aus ','on und der Säure oder wäßrigen Lösung derselben verwendet wurde und wckhcs Salze der basischen ι. Metallbestandteile des Tons enthält.
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