DE3044764A1

DE3044764A1 - Veredelung von tonen durch kompaktieren

Info

Publication number: DE3044764A1
Application number: DE19803044764
Authority: DE
Inventors: George R. Ferndale Mich. Alther
Original assignee: International Minerals and Chemical Corp
Current assignee: International Minerals and Chemical Corp
Priority date: 1979-11-28
Filing date: 1980-11-27
Publication date: 1981-06-19
Also published as: IT8050246A0; AU6472680A; NZ195565A; US4242140A; GR71715B

Description

Veredelung von Tonen durch Kontaktieren

Blättchenartige Tone (platey-type clays) umfassen minderwertige "Bentonite", die sich auf der gesamten Erde finden und je nach ihrem abgelagerten Zustand verschiedene Grade an erwünschten physikalischen Eigenschaften aufweisen. Die meisten Bentonite führen als Hauption das Calcium. Nur wenige führen Natrium als überwiegendes Ion. Ein Beispiel für letzteren ist Wyoming-Bentonit, der äußerst kolloidal und plastisch ist und in Wasser rasch unter Bildung thixotroper Gele quillt.

Im allgemeinen enthalten Smektit-Tone wie Bentonit Natriummontmorillonit; solche Tone sind durch Umwandlung vulkanischer Asche in situ gebildet worden, aber viele der Tonablagerungen haben eine geologische Geschichte, die weniger günstig ist als die der Wyoming-Bentonite; diese mindergradigen Tone besitzen nicht die erforderlichen physikalischen Eigenschaften des niedrigen Flüssigkeitsverlustes und einer erhöhten Alterungsviskosität, um auf den verschiedenen Anwendungsgebieten eingesetzt zu werden, in denen gegenwärtig hochwertige Wyoming-Bentonite zum Einsatz gelangen.

Mit zunehmender Industrialisierung in allen Teilen der Welt ergibt sich eine steigende Nachfrage nach Bentonit-Tonen guter Qualität, jedoch stellen die Kosten zum Transport vorhandener Vorkommen von hochwertigem Ton in andere Teile der Welt ein ökonomisches Hindernis dar. Deshalb ist es sinnvoller,

130025/0621

304A764

Verfahren zur Veredelung und Verbesserung von lokalen Tonvorkommen zu entwickeln.

Es ist bereits bekannt, daß die physikalischen Eigenschaf-

: ten eines Bentonit-artigen Tons durch mechanische Verar-

■ beitung verbessert werden können. Die US-PS 3 700 4 74 (WiI- ! liam J. Lang) beschreibt ein Verfahren zum Kompaktieren von feinen Tonteilchen mit einem maximalen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 20 Gew.-% Wasser, um den Ton schneller löschbar zu machen. Der Ton wird zunächst gemahlen und dann unter Druck · zu einer Lagenform mit einer scheinbaren Dichte von 60 bis 94 % kompaktiert. Die Tonlage wird dann zur gewünschten Größe zerkleinert. In dieser Entgegenhaltung wird die Zugabe eines Aktivators, wie Natriumcarbonat, vor dem Kompaktieren nicht vorgesehen, und auch die nachfolgende Kompaktierung des Tons mit dem Ziel, eine im wesentlichen sofortige "Alterung" des Tons mit einhergehender Verbesserung in den Eigenschaften des Flüssigkeitsverlustes zu erreichen, wird nicht in Betracht gezogen.

■ In der Vergangenheit war es allgemeine Praxis, Natriumcarbonat auf frisch abgebauten Ton aufzutragen und ihn mehrere

', Monate zur Alterung härten zu lassen. Die US-PS 2 892 800 ι beschreibt ein Verfahren zu Herstellung eines aktivierten ! Bentonits aus rohem schwach-quellenden Bentonit-Ton. Die ! Schritte schließen den Kontakt des Rohtons mit Salzsäure,

dann Zugabe von Wasser und Schwefelsäure, vorzugsweise mit ; Wasserdampferhitzung und erhöhtem Druck in einem Autoklaven, Der aktivierte Ton wird auch mit Wasserdampf gewaschen. Das j Verfahren enthält keinen physikalischen Verarbeitungsschritt

und die Hauptanwendung des aktivierten Tons ist die ölent-, färbung und Neutralisierung von Pflanzen- und tierischen (ilen. ι Das Verfahren erfordert zuzuführende Wärmeenergie und eine komplexere Behandlung, als sie nach dem vorliegenden Verfahren in Betracht gezogen werden.

13002S/0621

Die US-PS 3 240 616 beschreibt die Aktivierung von Bentonit-Tonen mit Aktivatoren, wie Natriumcarbonat, in Mengen bis zu 22,5 Gew.-% der Bentonitmasse. Es wird angegeben, daß der Aktivator dem Ton direkt nach dem Abbau oder während des Transportes durch direktes Aufsprühen der Aktivatorlösung auf das Material entweder auf den Fördereinrichtungen an der Abbaustätte oder in den Güterwagen zugesetzt werden soll. Es wird auch ein Verfahren zum Schichten des Tons und Zusetzen des Aktivators zwischen die Schichten beschrieben. Die Kontaktzeit mit dem Aktivator beträgt 1 bis 100 Stunden; es wird angegeben, daß der Aktivator vor der mechanischen Verarbeitung des Tons angewendet werden soll. Der Ton soll vor irgendeiner mechanischen Verarbeitung zunächst getrocknet werden. Die einzige physikalische Eigenschaft, die gemäß Beschreibung verbessert wurde, war eine Erhöhung der Rohkompressionsfestigkeit und Rohpermeabilität. Der behandelte spezielle Ton stammt aus der Region von Chmielnik, Polen, Eine kombinierte Behandlung, einschließlich des Zusatzes eines Aktivators, und eine nachfolgende Kompaktierung des Tones vor dem Trocknen ist nicht vorgesehen.

Die Erfindung hat zum Gegenstand ein Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften von Smektit-Tonen, um das Viskositätsverhalten und Flüssigkeitsverlust-Verhalten zu verbessern und die Anwendbarkeit von solchen Tonen für Anwendungen wie ölbohrschlämme, Gießereibindemittel und Wasserimpedanzzwecke, einschließlich der Abdichtung von Teichen, Schlammgräben und hygienischen Landfüllungen, zu erweitern. Die verbesserten Eigenschaften werden durch die kombinierten Schritte erreicht, indem man zunächst eine kleine Menge eines Aktivatormittels, wie Sodaasche (Na₂CO₃) dem getrockneten undtfein- ! gemahlenen Ton hinzugibt, den Ton kompaktiert und dann erneut ! mahlt. Zu Tonen, die nach diesem Verfahren veredelt werden

130025/0621

können, zählen: Black Hills Bentonit, mindergradiger Wyoming Calciumbentonit, Mississippi-Bentonit, und blättchenartige (platey-type) Tone aus New Mexico, Peru, Australien, Griechenland, Brasilien, Argentinien, Mexiko, Neuseeland, Indien und Kanada.

Andere blättchenartige Tone können ebenfalls nach dem Verfahren der Erfindung verbessert werden, vorausgesetzt, sie enthalten keine übermäßigen Mengen an Verunreinigungen, wie Sand. Solche Tone umfassen Montmorillonite, Nontronite und Hektorite. Für Gießereizwecke ist ein Sandgehalt bis zu etwa 15 Gew.-% annehmbar. Zur Verwendung als ölbohrschlämme sind Gehalte an Sand nicht höher als etwa 3 % akzeptabel.

Die Verbesserung in den Alterungsviskositäts- und Flüssigkeitsverlusteigenschaften der mindergradigen Smektit-Tone wird erreicht, indem man zunächst etwa 1 bis 10 Gew.-% eines Aktivatorsalzes zu dem Ton gibt. Der mit Aktivator behandelte Ton wird dann kompaktiert, um einen Ton mit verbesserten Alterungsviskositäts- und Flüssigkeitsverlusteigenschaften zu erhalten.

API (American Petroleum Institute)-Standards fordern, daß Tone zur Verwendung für ölbohrschlämme eine Alterungsviskosität von 30 mPa.s bei 600 Upm mit dem Fann-Viskosimeter haben. Wenn ein Ton eine Alterungsviskosität unter diesem Wert aufwies, bestand die bisherige Praxis darin, Polymere und/oder Natriumcarbonat zuzusetzen, um die Alterungsviskosität auf etwa 30 mPa.s anzuheben. Es ist deshalb technisch von Wert, einen mindergradigen Ton oder einen Ton auf Calcium-Basis auf eine Alterungsviskosität von mindestens 15 mPa.s zu»bringen, weil die Viskosität durch den Zusatz von Polymeren zu dem Ton weiter erhöht werden kann. Es gibt auch einige Ton-Anwendungen, bei denen der Zusatz von Polymeren unerwünscht ist.

130025/0621

In einigen Fällen ist das zugesetzte Polymere durch Mikroorganismen angegriffen worden, mit der Folge eines Zerfalls und deshalb des Verlustes an hinzugekommener Viskosität. Bei solchen Anwendungen sollte ein Ton mit einer höheren Alterungsviskosität verwendet werden, um Dauerhaftigkeit sicherzustellen.

Zu bevorzugten Aktivatoren gehöhren Sodaasche (Na-CO-), Lithiumcarbonat (Li₂CO₃) und Nickelcarbonat (NiCO₃). Andere geeignete Aktivatoren sind metallische Salze, wie die Sulfat- und Carbonatsalze von Zink, Lithium und Aluminium. Lithium- und Natriumhydroxid sind ebenfalls als Aktivatoren geeignet. Eisen (III)sulfat und Natriumchlorid können ebenfalls mit einigen Tonen verwendet werden.

Im allgemeinen wird derzeit angenommen, daß die verbesserten Eigenschaften des speziellen veredelten Tons auf einen inneren Ionenaustausch zurückzuführen sind, der in der Innenstruktur des Tones stattfindet.'In einigen Tonen ist die Verbesserung ausgeprägter, und bestimmte bevorzugte Salze scheinen bessere Ergebnisse bei der "Aktivierung" oder der Verbesserung bestimmter blättchenartiger Tone zu erbringen. Zur Zeit ist das Verfahren nicht zur Veredelung von Tonen mit stabförmiger und Kettenstruktur angewendet worden, weil zu erwarten ist, daß das Kompaktieren die Tonstruktur stören würde. Auch bestimmte Salze, wie Beryllium-Barium- und Calciumcarbonat, sind im erfindungsgemäßen Verfahren nicht sonderlich brauchbar.

Zur Zeit wird angenommen, daß metallische Salze, die mit den Tonen Ionen austauschen, um die Tone zur Wasserabsorption zu befähigen, brauchbare Aktivatoren sind. Die oben speziej.1 erwähnten Salze mögen ein.Indiz dafür sein, daß die folgende Umschreibung der Aktivatorsalze zutreffend sein sollte. Kationen der Gruppe IA des Periodensystems, einschließlich Na ,

130025/0621

Li , K und Cs in löslicher Salzform, einschließlich Carbonate und Sulfate, werden als brauchbare Aktivatoren betrachtet. Von den Kationen der Gruppe Ha ist Mg⁺⁺ in löslicher Salzform brauchbar. Die übergangsmetalle Ni ,Zn , Cu und möglicherweise Co werden als brauchbar betrachtet. Die obigen Kationen sind am häufigsten als Carbonat- und Sulfatsalze verfügbar. In speziellen Fällen sind (NH.)₂C0,, Al₂(SO₄K und Fe₃(SO₄)-, brauchbare Aktivatoren für bestimmte Tone.

Der Kompaktierungs- oder Verdichtungsschritt beschleunigt und verbessert offenbar den Ionenaustausch, der in dem Ton während der Aktivierung stattfindet, so daß die Verbesserung der Ton-Eigenschaften innerhalb der sehr kurzen Zeitspanne erhalten wird, die man zur Zugabe des Aktivators benötigt, und verdichtet dann den behandelten Ton. Das gesamte Verfahren kann in weniger als etwa 5 Minuten beendet sein, wobei ein Trocknungsschritt von bis zu etwa 1 1/2 Minuten einbezogen ist. Bei den bisherigen Verfahren beläuft sich die angegebene Mindesttrocknungszeit auf etwa 60 Minuten, und keine der Literaturstellen zeigt den zusätzlichen Effekt, der durch Kombination der Aktivierung und Kompaktierung erhalten wird.

Bei den herkömmlichen Verfahren der bisherigen Technik wird der Aktivator auf der Abbaustätte dem gelagerten Ton in größeren Mengen, als im vorliegenden Verfahren erforderlich, zugesetzt, und der Ton wird über lange Zeiträume unter gewissem Drehen und Handhaben "feldgealtert", um alle Teile des Tons der Wirkung des Aktivators auszusetzen. Sämtliche Extra-Handhabungs- und Warteschritte bei der Feldalterung können durch das vorliegende Verfahren eliminiert werden.

Proben von aktivierten/kompaktierten Tonen wurden hergestellt und mit unmodifizierten Tonen und mit kompaktierten Tonen ver-

130025/0621

glichen, jeweils in Bezug auf Alterungsviskosität und in Bezug auf Flüssigkeitsverlust. Die kompaktierten Proben wurden nach der folgenden Prozedur hergestellt:

Die Rohtonprobe wird zunächst in einen Mischer gegeben, und genügend Wasser wird hinzugesetzt, um den Ton auf 12 Gew.-% zu bringen. Etwas zusätzliches Wasser wird zugegeben, um Verarbeitungsverluste zu kompensieren. Nachdem das gesamte Wasser zugesetzt worden ist, wird das Gemisch gründlich gemischt. Ein mit einem Flüssigkeitszusatz/Intensivierstab ausgerüsteter Zwillingsschalenmischer wurde verwendet.

Nach dem Mischen wird die Probe durch ein Mahlwerk,Two Roll Mill, von K.R. Komarek, Inc., Elk Grove Village, Illinois, geschickt. Der Betrieb des Kompaktierungsmahlwerks folgt den Anweisungen des Herstellers, die mit der Vorrichtung geliefert werden. Für die vorliegende Kompaktierung wurde ein Zylinderdruck von 2200 psi (15,3 MPa) angewendet, was einem Walzendruck von 18.000 psi (125 MPa) entsprach. Die Förderschnecke wurde auf 6,2 und die Walzengeschwindigkeit auf 1,2 5 (niedrigste Einstellung) gesetzt.

In den Proben, die erfindungsgemäß hergestellt wurden, ging die Anwendung des Aktivators dem obigen Kompaktierungsschritt voraus. Der Aktivator wurde im Mischungsschritt mit Wasser zugesetzt und gründlich eingemischt, um den Aktivator gleichmäßig innerhalb der Tonprobe zu verteilen.

Die Proben wurden hinsichtlich der AlterungsViskositätseigenschaften unter Anwendung der Standardprozeduren verglichen, die in den Publikationen 13-A und 13-B über MethoSe und Gerät des American Petroleum Institute angegeben werden. Ein Fann-Viskosimeter wurde mit 300 Upm und 600 üpm benutzt.

130025/0621

Der Flüssigkeitsverlust wurde ebenfalls für die Proben gemäß den obigen API-Standards bestimmt.

Beispiel 1

Ein Black Hills Bentonit (BHB), unverdichtet, wurde mit dem gleichen Ton, dem Aktivatoren zugesetzt waren, mit und ohne Kompaktieren, verglichen.Um die kompaktierte "BHB"-Probe herzustellen, wurde die oben beschriebene Kompaktierungsprozedur angewendet. Insgesamt 6.388 g des BHB mit 200 mesh (0,074 mm) und 323 g (+ 20 g) zugesetztem Wasser wurden vorbereitet. Der Feuchtigkeitsgehalt dieser Probe war 11,47 %.

Um die aktivierten Proben herzustellen, wurden 6.503 g des BHB von 200 mesh (0,074 mm), 360 g Wasser und 131 g Sodaasche (Na₂COg) in einem Falle verwendet, um einen aktivierten Ton mit 2 % zugesetztem Na₃CO₃ bei 12 % Feuchtigkeit zu erzeugen. Proben des BHB wurden in ähnlicher Weise hergestellt, indem Aktivatoren, wie in Tab. I unten angegeben, zugesetzt wurden, wobei mit und ohne Kompaktierung, wie oben beschrieben, gearbeitet wurde. Alle Proben wurden auf Viskosität und Flüssigkeitsverlust getestet; die Ergebnisse sind in Tabelle I zusammengefaßt:

Tabelle I

Bentonit Alterungsviskosität Flüssigkeits-. 600 Upm 300 Upm verlust

nichtkompaktierter BHB 18 11 13,6

nichtkompaktierter BGB 12,5 7,5 15,1 nichtkompaktierter BHB +

2 % NiCO., 62 54 21 ,0

BHB + 1,5 % Sodaasche (Na₉CO,) 28,5 19 12,4

BHB + 2 % Sodaasche * ^Λ 22,5 15 14,8

kompaktierter BHB + 2 % NiCO, 290 280 15,8

kompaktierter BHB + 1,5 % 37 25 '10,6

Sodaasche

kompaktierter BHB + 2 % 52 41 9,7

Sodaasche

130025/0621

Der nichtkompaktierte BHB in Tabelle I zeigt einen Flüssigkeitsverlust von 13,6; wenn 2 % NiCo- zugesetzt sind, erhöht sich die Alterungsviskosität wesentlich, jedoch steigt der Flüssigkeitsverlust auf 20,2, das ist ein unerwünschter Trend. Wenn 2 % NiCo₃ zugesetzt wurden und die Probe kompaktiert wurde, stieg die Alterungsviskosität um mehr als das 17fache gegenüber dem kompaktierten BHB und der Wert für den Flüssigkeitsverlust verbesserte sich gegenüber dem des BHB plus 2 % NiCo, (nichtkompaktierte Probe). Die nichtkompaktierten Proben des BHB mit 1,5 % und 2 % zugesetzter Sodaasche ergaben Resultate für die Alterungsviskostiät und den Flüssigkeitsverlust, die einander vergleichbar waren und auch geringfügig besser ausfielen als bei nichtbehandeltem BHB. Kompaktierte BHB mit Zusätzen von 1,5 % und 2 % Sodaasche und 2 % NiCO₃ zeigten allesamt verbesserte Alterungsviskositätseigenschaften gegenüber den nichtkompaktierten Proben. Zum Beispiel hatte kompaktierter BHB mit 2 % Sodaasche-Zusatz Alterungsviskositäten von entsprechend 52 und 41 mPa.s, verglichen mit 18 und 11 mPa.s für unbehandelten BHB. Der Flüssigkeitsverlust für diesen kompaktierten BHB war der niedrigste, der mit 9,7 gemessen wurde. Der kompaktierte BHB mit 1,5 % Sodaasche-Zusatz entsprach der Probe mit dem nächstliegenden niedrigsten Flüssigkeitsverlustwert bei 10,6.

Tabelle I zeigt, daß bedeutende Verbesserunten sowohl hinsichtlich der Alterungsviskosität als auch des Flüssigkeitsverlustes erhalten werden können, wenn das erfindungsgemäße Verfahren zur Anwendung gelangt. Ein mindergradiger Ton kann veredelt werden, um API-Spezifikationen für höherwertige teurere Tone zu erreichen,und diese verbesserten Tone sind somit für zusätzliche Anwendungen brauchbar, für die sie vor der beschriebenen Behandlung ungeeignet waren.

1 30025/0621

Beispiel 2

Ein Ton vom Smektit-Typ aus Peru wurde mit 4,5 % Sodaasche behandelt und dann kompaktiert. Der behandelte peruanische Ton wurde mit dem unbehandelten peruanischen Ton verglichen, die Ergebnisse sind in Tabelle II wiedergegeben.

Tabelle II

Probe Anfangsviskosität Flüssigkeits-600 üpm 300 üpm verlust

Ton aus Peru . 9 6 28,6

Ton aus Peru mit 4,5 %
Sodaasche, kompaktiert 32 28 13,4

Aus obiger Tabelle wird ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren sowohl die Viskositäts- als auch die Flüssigkeitsverlust-Eigenschaften wesentlich verbessert, wodurch der behandelte peruanische Ton für eine Reihe von Anwendungen brauchbar gemacht wird, für die unbehandelter Ton ungeeignet ist.

Beispiel 3

Noch dramatischere Resultate sind aus Tabelle III zu entnehmen, die die Resultate vergleicht, die mit behandelten und unbehandelten Dakota Southern Tonen (Wyoming Calciumbentonit) und Dixie-Tonen (Mississippi-Bentonit) erhalten werden.

130025/0621

Tabelle III Konvertierung von CaIciumbentoniten

Dakota Southern
Dixie

Dakota Southern + 4,5 % Sodaasche

Dixie + 4 % Sodaasche

Dakota Southern + 4,5 % Sodaasche und Kompaktierung

Dakota Sotherη + 9 %
Sodaasche, 2 χ kompaktiert

Dixie + 4,5 % LiCO₃, 2 χ kompaktiert

AnfangsViskosität 600 üpm 300 Upm	3	Flüssigkeits verlust
6	2
5	6	-
9,5	4,5	25,4
8	16,6

18

23,5

16,5

13,5

11,5

14,6

12,1

13,2

Die obigen beiden Tone sind im unbehandelten Zustand notorisch mindergradig und keiner hält ohne Behandlung Flüssigkeit zurück. Der bloße Zusatz von 4 % und 4,5 % Sodaasche ergibt eine gewisse Verbesserung in den Eigenschaften dieser beiden Tone, aber der Zusatz von Sodaasche oder Lithiumcarbonat plus Kompaktierung verbessern die Eigenschaften dieser beiden Tone
wesentlich. Nach Behandlung dieser Calciumbentonite unter
Standard, können sie in Gießereiform-Waschgelen, bei der Takonit-Pelletisierung und für ölbohrschlämme verwendet werden. Solche behandelten Tone dürften auch für Dichtungszwecke geeignet sein, z.B. für Schlammgräben, auf der Abfallbeseitigungsseite und für Landfülldämme wie Deiche.

13002S/0621

304A764

Beispiel 4

Ein Bentonit aus Indien wurde nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt und mit einem gleichen Bentonit verglichen, der nichtkompaktiert bzw. nichtkompaktiert und mit Aktivator versetzt war. Die Ergebnisse werden in Tab. IV berichtet.

Bentonit aus Indien

Tabelle IV	13,5	Flüssigkeits verlust
	22	22,5
Anfangsviskosität 600 Upm 300 Upm	85	24
17,5		12
26
89

nichtkompaktiert

nichtkompaktiert + 2 % NA₂CO₃

3 % Na₂CO₃~Zusatz + KompaKtierung

Die obigen Ergebnisse zeigen eine sehr wesentliche Zunahme in der Anfangsviskosität für die aktivierte und kompaktierte Probe gegenüber den beiden anderen Proben. Eine sehr wesentliche Verbesserung im Flüssigkeitsverlust ist ebenfalls ersichtlich. Der unbehandelte Ton aus Indien gilt für verschiedene der hier beschriebenen industriellen Anwendungen als unbrauchbar. Jedoch zeigen die verbesserten Anfangsviskositätswerte und die wesentliche Herabsetzung im Flüssigkeitsverlust, die bei den berichteten Tests beobachtet wurden, daß dieser Sübstandard-Ton genügend veredelt werden kann, um ihn für einen weiten Bereich von Anwendungen akzeptabel zu machen.

Beispiel 5

Ein mindergradiger Bentonit aus Milos, Griechenland, wurde nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt; die Ergebnisse werden in Tabelle V berichtet.

13Ö02S/0621

Tabelle V

Bentonlt aus Milos

nichtkompaktiert

nichtkompaktiert + 4 % Na₃CO₃

4 % Na-CO^-Zusatz + KompaRt ierung

Anfangsviskosität Flüssigkeits-600 Upm 300 üpm verlust

4,0

25,5

45,5

2,5

20,5

36,5

15,4

12,8

Es ist selbstverständlich vorgesehen, daß Misch- und Kompaktiereinrichtungen in großem Maßstab zur Behandlung der Tone auf der Fabrikseite verwendet werden, die zweckmäßigerweise in der Nähe der Tonlagerstätte liegt. Ein solcher Kompakter für den technischen Maßstab ist von Allis Chalmers Corporation, West Allis, Wisconsin, erhältlich. Ein Zweiwalzen-Kompakter mit glatten Flächen, Model 3230-A, der eine Maximalkraft von etwa 260 000 psi (1.800 MPa) entwickeln kann, ist die derzeit bevorzugte Einrichtung zu Kompaktierung des behandelten Tons im technischen Maßstab. Andere Mahlwerke für den technischen Maßstab können ebenfalls verwendet werden, vorausgesetzt, sie können einen genügenden Kompaktierungsdruck entwickeln, um die gewünschte Beschleunigung der Tonaktivierung auszuführen und die gewünschte Veredelung des Tons zu
erhalten. Zur Beschickung des Kompakters wird zweckmäßigerweise ein großes Granulatormahlwerk und Vibratorsieb vorgesehen.
Eine geeignete Einrichtung dieses Typs ist ebenfalls von
Allis Chalmers und anderen erhältlich.

Bei einem typischen Verfahren wird der Ton mit etwa 20 %
Feuchtigkeit aufgenommen, das der Gleichgewichtsfeuchtigkeit entspricht, die auf der Lagerstätte erreicht wird.
Der Ton wird zerkleinert und etwa 80 bis 90 Skunden weiter
trommelgetrocknet. Der Ton wird dann auf kleiner als 200
mesh (0,0 74 mm) gemahlen und gesiebt und auf einer Beför-

304A764

derungseinrichtung transportiert, wo er mit der Aktivatorlösung besprüht wird, um etwa 1 bis 10 Gew.-% des Aktivatorsalzes zum feinteiligen Ton vor der Kompaktierung zuzusetzen. Der mit Aktivator behandelte Ton wird dann durch den Kompakter geschickt und unter Druck zu einer kompaktierten Lage mit einer scheinbaren Dichte von etwa 60 bis 94 % der scheinbaren Dichte des Tons vor dem Mahlen kompaktiert. Der kompaktierte Ton erfordert keine weitere Trocknung; er wird zur gewünschten Siebgröße gemahlen und gesiebt und für den Versand zum Einsatzort vorbereitet.

Beträchtliche Kostenersparnisse werden dadurch realisiert, daß die Tonbehandlungseinrichtung in der Nähe der Tonlagerstätte liegt, daß das Veredelungsverfahren ausgeführt und dann der veredelte Ton zur nächstliegenden Einsatzstelle transportiert wird. Bisher konnten viele Tonlagerstätten nicht genutzt werden und erhebliche Versandkosten entstanden beim Transport von höherwertigen Tonen aus entfernten Orten, zum Beispiel mußten Wyoming-Bentonite bis nach Australien unter hohen Kosten versandt werden. Erfindungsgemäß können australische Substandard-Tone veredelt und an Ort und Stelle verwendet werden, um die Wyoming-Tone unter wesentlicher Herabsetzung der Ausgabe für Transport und Handhabung zu ersetzen.

13ÖÖ2S/0621

Claims

INTERNATIONAL MINERALS & CHEMICAL CORPORATION 2315 Sanders Road, Northbrook, Illinois 60062, V. St. A. Patentansprüche

1. Verfahren zur Veredelung eines rohen Smektit-Tons, dadurch gekennzeichnet, daß zu diesem Smektit-Ton zunächst 1 bis 10 Gew.-% einer Aktivatorsubstanζ in einer löslichen Form zugesetzt werden, die ein Kation aus der aus Na, Li, K, Cs, NH-, Zn, Ni, Cu, Co und Fe bestehenden Gruppe enthält, wobei dieser Smektit-Ton einen maximalen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 20 Gew.-% aufweist, diese Aktivatorsubstanζ mit diesem Ton gründlich gemischt wird und dann dieser Ton zu einer verdichteten Masse mit einer scheinbaren Dichte kompaktiert wird, die etwa 60 bis 94 % der scheinbaren Dichte des Tons entspricht, bevor dieser gemahlen wird, wobei die Viskositätseigenschaften und die Flüssigkeitsverlusteigenschaften dieses behandelten ,Tons gegenüber dem Rohton wesentlich verbessert werden.

30U764

_ ο —

2.Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Smektit-Ton aus der Gruppe der Montmorillonite, Nontronite und Hektorite. mit niedrigen Sandgehalten (grit contents), Black-Hills-Bentonite, Calciumbentonite und blättchenartigen (platey-type) Toneaus New Mexico, Argentinien, Australien, Indien, Peru, Mexiko, Neuseeland, Griechenland, Brasilien und Kanada ausgewählt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß weniger als etwa 5 Gew.-% dieser Aktivatorsubstanz zu dem Ton vor der Kompaktierung zugesetzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ton ein Black-Hills-Bentonit ist und nicht mehr als etwa 2 Gew.-% dieser Aktivatorsubstanζ vor dem Kompaktieren zugesetzt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß diese Aktivatorsubstanζ etwa 2 Gew.-% Nickelcarbonat enthält.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivatorsubstanz aus der Gruppe: Natriumhydroxid, Lithiumhydroxid, Natriumcarbonat, Natriumsulfat, Kaliumcarbonat, Kaliumsulfat, Lithiumcarbonat, Lithiumsulfat, Nickelcarbonat, Nickelsulfat, Ammoniumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Magnesiumsulfat, Cäsiumcarbonat, Cäsiumsulfat, Zinkcarbonat, Zinksulfat, Aluminiumcarbonat, Aluminiumsulfat, Kupfercarbonat, Kupfersulfat, Kobaltcarbonat, Kobaltsulfat, Eisen(III)sulfat und Natriumchlorid ausgewählt ist.

7. Verbesserter Smektit-Ton, hergestellt aus einem Rohton mit einer Alterungsviskosität und einem Flüssigkeitsverlust unter API-Standard, wobei dieser Rohton mit wesentlich verbesserter Alterungsviskosität und mit wesentlich vermindertem Flüssig-

■130026/0621

keitsverlust nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 6 erhalten worden ist.

8. Verbesserter Ton nach Anspruch 7 mit einer Alterungsviskosität, gemessen mit einem Fann-Viskosimeter bei 600 Upm, von mindestens 15 mPa.s und mit einem Flüssigkeitsverlust von nicht mehr als etwa 15.

9. Konvertierter Calciumbentonit-Ton mit einer Alterungsviskosität von mindestens 15 mPa.s und einem Flüssigkeitsverlust von weniger als 15, erhalten nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 6.

1 30026/082ί