DE69531785T2

DE69531785T2 - Konzentrierte fällungskieselsäuresuspension, verfahren zu ihrer herstellung und verwendung dieser suspension

Info

Publication number: DE69531785T2
Application number: DE69531785T
Authority: DE
Inventors: Evelyne Prat; Laurent Frouin
Original assignee: Rhodia Chimie SAS; Rhone Poulenc Chimie SA
Current assignee: Rhodia Chimie SAS
Priority date: 1994-07-07
Filing date: 1995-07-05
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2015-07-06
Also published as: WO1996001787A1; EP0768986B1; KR970704631A; RU2137711C1; TW298587B; ATE250006T1; ZA955622B; EP0768986A1; ES2206514T3; DE69531785D1; NO970033D0; US6761867B1; CA2193002A1; DK0768986T3; NZ289450A; KR100197149B1; NO970033L; NO321829B1; BR9508239A; JP3553076B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine wässrige Fällungskieselsäuresuspension.
Wässrige Kieselsäuresuspensionen werden auf sehr unterschiedlichen Gebieten und insbesondere in der Papierherstellungs- und Betonindustrie eingesetzt.
Für diese verschiedenen Anwendungen ist von Interesse, dass man über Suspensionen verfügt, die einen erhöhten Gehalt an Trockensubstanz aufweisen. Solche Suspensionen besitzen jedoch sehr stark erhöhte Viskositäten, was Schwierigkeiten beim Pumpen verursacht und somit die Möglichkeiten der industriellen Nutzung verringert.
Außerdem haben diese Suspensionen die Tendenz, sich abzusetzen oder zu gelieren, und zeigen daher eine Instabilität, die sie schwer transportabel oder lagerbar macht. Tatsächlich beobachtet man sehr oft am Ende des Transports oder nach einem mehr oder weniger langen Lagerungszeitraum die Bildung eines Gels oder die Ablagerung eine festen Schicht, die von einem flüssigen, aber an Trockensubstanz armen Schlamm überlagert ist. So ist es oft unmöglich, die Kieselsäure wieder in Suspension zu bringen, oder einen Schlamm zu erhalten, der eine ausreichend niedrige Viskosität besitzt, dass er pumpfähig und damit industriell einsetzbar ist.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist somit, wässrige Kieselsäuresuspensionen mit einem hohen Gehalt an Trockensubstanz bereitstellen, die eine niedrige Viskosität und eine gute Stabilität mit der Zeit aufweisen.
Genauer gesagt, ist somit der Gegenstand der Erfindung eine wässrige Fällungskieselsäuresuspension, die kein Dispersionsmittel umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass ihr Gehalt an Trockensubstanz von 10 bis 40 Gew.-% reicht, ihre Viskosität kleiner als 4·10^–2 Pa·s bei einer Scherung von 50 s^–1 ist und die im Überstand, der nach Zentrifugation der Suspension bei 7500 Umdrehungen pro Minute für 30 Minuten erhalten wird, enthaltene Menge an Kieselsäure mehr als 50% des Gewichts der in der Suspension enthaltenen Kieselsäure darstellt.
Vorzugsweise ist der Gehalt an Trockensubstanz der Suspension 15 bis 35 Gew.-%. Die Viskosität der Suspension ist vorteilhafterweise kleiner als 2·10^–2 Pa·s bei einer Scherung von 50 s^–1.
Die erfindungsgemäße Suspension ist sehr stabil, und ihre Stabilität kann anhand eines Sedimentationstests nachgewiesen werden, bei dem die Suspension bei 7500 U/min für 30 Minuten zentrifugiert wird. Die im Überstand, der nach dieser Zentrifugation erhalten wird, enthaltene Menge an Kieselsäure, gemessen nach Trocknen des Überstands bei 160°C bis zur Gewichtskonstanz, stellt mehr als 50 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 60 Gew.-% der in der Suspension enthaltenen Kieselsäure dar.
Vorteilhafterweise stellt die Menge an Kieselsäure, die in dem nach Zentrifugation erhaltenen Überstand enthalten ist, mehr als 70 Gew.-%, insbesondere mehr als 90 Gew.-% der in der Suspension enthaltenen Kieselsäure dar.
Ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäßen Suspension betrifft die Granulometrie der Kieselsäureteilchen in Suspension.
Tatsächlich weisen die bisher bekannten konzentrierten Kieselsäuresuspensionen außer ihrer erhöhten Viskosität den Nachteil auf, dass sie in Suspension große Agglomerate mit sich führen, die insbesondere die Spritzung in porösem Medium erschweren.
Die granulometrische Verteilung von Substanzen in Suspension kann anhand des mittleren Durchmessers D₅₀ definiert werden, der ein solcher Korndurchmesser ist, dass 50% der Kornpopulation in Suspension einen kleineren Durchmesser aufweisen.
Ebenso ist D₉₅ ein derartiger Korndurchmesser, dass 95% der Kornpopulation in Suspension einen kleineren Durchmesser aufweisen.
Eine weitere charakteristische Größe von Suspensionen ist der Desagglomerationsfaktor F_D. Dieser Faktor ist umso höher, je mehr die Kieselsäuresuspension desagglomeriert ist, und zeigt den Anteil an Feinstoffen an, d. h. den Anteil an Teilchen mit einer Größe unter 0,1 μm, die mittels Granulometrie nicht nachgewiesen werden.
F_D wird gemessen, indem in ein Granulometer ein bekanntes Volumen V an verdünnter Suspension eingebracht wird, so dass ein Gehalt an Kieselsäure von 4 Gew.-% erhalten wird, und ist gleich dem Quotienten (10 × V in ml)/(mittels Granulometer nachgewiesene optische Konzentration).
Die in der erfindungsgemäßen Suspension vorhandenen Kieselsäureagglomerate sind klein.
Vorzugsweise ist die granulometrische Verteilung von Agglomeraten in Suspension derart, dass ihr mittlerer Durchmesser D₅₀ kleiner als 5 μm und der Desagglomerationsfaktor F_D größer als 3 ml ist.
Vorteilhafterweise ist der Durchmesser D₅₀ kleiner als 2 μm und der Faktor F_D ist größer als 13 ml, und außerdem ist der Durchmesser D₉₅ kleiner als 20 μm.
Bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Suspension einen Filterkuchen, der aus einer Fällungsreaktion hervorgeht, (nachstehend als "Fällungskuchen" bezeichnet) und der, wenn nötig, gewaschen und anschließend zerkleinert wird.
Gemäß einer Weise der Durchführung der Erfindung erfolgt die Zerkleinerung u. a. auf chemischem Weg derart, dass die Suspension Aluminium in einer solchen Menge umfasst, dass das Gewichtsverhältnis Al/SiO₂ zwischen 1000 und 3300 ppm liegt.
Diese Suspension lässt sich gemäß verschiedener Verfahren herstellen, die nachstehend beschrieben sind und ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind.
Die Synthese der Kieselsäure erfolgt durch eine Fällungsreaktion (A), die ein Alkalimetallsilikat SiO₂/nM₂O, wobei n das Molverhältnis des Silikats ist, und ein Säuerungsmittel einsetzt. Anschließend wird in einem Schritt (B) der Fällungskuchen vom Reaktionsgemisch abgetrennt und dann in einem Schritt (C) in eine Suspension umgewandelt, welche die gewünschten Eigenschaften besitzt.
Für die Fällungsreaktion kann man als Silikat jede geläufige Form von Silikaten verwenden, wie Metasilikate, Disilikate und vorteilhafterweise ein Silikat eines Alkalimetalls M, wobei M Natrium oder Kalium ist.
Im Fall der Verwendung von Natriumsilikat hat dies vorteilhafterweise ein Molverhältnis SiO₂/Na₂O zwischen 2 und 4, insbesondere zwischen 3,0 und 3,7.
Die Wahl des Säuerungsmittels und des Silikats erfolgt auf an sich bekannte Weise. Es wird daran erinnert, dass man gewöhnlich als Säuerungsmittel eine starke Mineralsäure, wie Schwefelsäure, Phosphorsäure, Salpetersäure oder Salzsäure, oder eine organische Säure, wie Essigsäure, Ameisensäure oder Kohlensäure, einsetzt.
Allgemein ist bevorzugt, als Säuerungsmittel Schwefelsäure und als Silikat Natriumsilikat einzusetzen.
Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird die Fällung (A) auf folgende Weise durchgeführt:

(i) Man stellt einen ersten Bodensatz her, der einen Teil der Gesamtmenge an Silikat des Alkalimetalls M umfasst, das an der Umsetzung beteiligt ist, wobei die Konzentration an Silikat, ausgedrückt als SiO₂, in dem Bodensatz kleiner als 20 g/l ist,
(ii) man gibt das Säuerungsmittel zu dem ersten Bodensatz, bis mindestens 5% der in dem ersten Bodensatz vorliegenden Menge an M₂O neutralisiert sind,
(iii) man gibt zum Reaktionsmedium gleichzeitig das Säuerungsmittel und die verbleibende Menge an Silikat des Alkalimetalls M, so dass das Verhältnis (zugegebene Kieselsäuremenge)/(im ersten Bodensatz vorhandene Kieselsäuremenge) zwischen 10 und 100 liegt. Dieses letzte Verhältnis wird als Verfestigungsquotient bezeichnet.

So wurde gefunden, dass eine sehr niedrige Konzentration an Silikat, ausgedrückt als SiO₂, im ersten Bodensatz sowie ein angemessener Verfestigungsquotient im Schritt der gleichzeitigen Zugabe entscheidende Bedingungen darstellen, damit den erhaltenen Produkten ihre ausgezeichneten Eigenschaften verliehen werden.
Vorzugsweise geht man bei dieser Ausführungsform wie folgt vor:
Zuerst wird ein Bodensatz hergestellt, der Silikat umfasst. Die Menge an Silikat, die in diesem ersten Bodensatz vorhanden ist, stellt vorteilhafterweise nur einen Teil der Gesamtmenge an Silikat dar, die an der Umsetzung beteiligt ist.
Gemäß einem wesentlichen Merkmal des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens ist die Konzentration an Silikat im ersten Bodensatz kleiner als 20 g SiO₂ pro Liter. Vorzugsweise beträgt diese Konzentration höchstens 11 g/l und gegebenenfalls höchstens 8 g/l.
Die Bedingungen für die Konzentration an Silikat im ersten Bodensatz bestimmen teilweise die Eigenschaften der erhaltenen Kieselsäuren.
Der erste Bodensatz kann einen Elektrolyten umfassen. Dennoch wird vorzugsweise kein Elektrolyt im Verlauf des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens verwendet; genauer ge sagt, umfasst der erste Bodensatz vorzugsweise keinen Elektrolyten.
Der Begriff Elektrolyt wird hier in seiner üblichen Bedeutung verstanden, d. h. er bedeutet jede ionische oder molekulare Substanz, die, wenn sie in Lösung vorliegt, sich zersetzt oder dissoziiert, um Ionen oder geladene Teilchen zu bilden. Als Elektrolyt lässt sich ein Salz aus der Gruppe der Alkali- oder Erdalkalimetallsalze nennen, insbesondere das Salz aus dem Metall des Ausgangssilikats und dem Säuerungsmittel, beispielsweise Natriumsulfat im Fall einer Umsetzung von einem Natriumsilikat mit Schwefelsäure.
Der zweite Schritt besteht aus der Zugabe des Säuerungsmittels zum Bodensatz mit der vorstehend beschriebenen Zusammensetzung.
So gibt man in diesem zweiten Schritt das Säuerungsmittel zu dem ersten Bodensatz, bis mindestens 5%, vorzugsweise mindestens 50% der in dem ersten Bodensatz vorhandenen Menge an M₂O neutralisiert sind.
Vorzugsweise wird in diesem zweiten Schritt das Säuerungsmittel zum ersten Bodensatz zugegeben, bis 50 bis 99% der in dem ersten Bodensatz vorhandenen Menge an M₂O neutralisiert sind.
Das Säuerungsmittel kann verdünnt oder konzentriert sein; seine Normalität kann zwischen 0,4 und 36 N liegen, zum Beispiel zwischen 0,6 und 1,5 N.
Insbesondere in dem Fall, wenn das Säuerungsmittel Schwefelsäure ist, liegt deren Konzentration bevorzugt zwischen 40 und 180 g/l, zum Beispiel zwischen 60 und 130 g/l.
Wenn der gewünschte Wert der Menge an neutralisiertem M₂O erreicht ist, wird eine gleichzeitige Zugabe (Schritt (iii) von Säuerungsmittel und einer solchen Menge Silikat des Alkalimetalls M durchgeführt, dass der Verfestigungsquotient, d. h. das Verhältnis (zugegebene Kieselsäuremenge)/(im ersten Bodensatz vorhandene Kieselsäuremenge) zwischen 10 und 100, vorzugsweise zwischen 12 und 50 und insbesondere zwischen 13 und 40 ist.
Vorzugsweise ist während des gesamten Schritts (iii) die Menge des zugegebenen Säuerungsmittels derart, dass 80 bis 99%, zum Beispiel 85 bis 97% der Menge an zugegebenem M₂O neutralisiert werden.
Das im Schritt (iii) verwendete Säuerungsmittel kann verdünnt oder konzentriert sein; seine Normalität kann zwischen 0,4 und 36 N, zum Beispiel zwischen 0,6 und 1,5 N liegen.
Insbesondere in dem Fall, wenn das Säuerungsmittel Schwefelsäure ist, liegt deren Konzentration bevorzugt zwischen 40 und 180 g/l, zum Beispiel zwischen 60 und 130 g/l.
Gewöhnlich besitzt das im Schritt (iii) zugegebene Silikat des Alkalimetalls M eine Konzentration, ausgedrückt als Siliciumdioxid, zwischen 40 und 330 g/l, zum Beispiel zwischen 60 und 250 g/l.
Die eigentliche Fällungsreaktion ist beendet, wenn die gesamte verbleibende Menge an Silikat zugegeben worden ist.
Vorteilhafterweise wird, insbesondere nach der vorstehend beschriebenen gleichzeitigen Zugabe, eine Reifung des Reaktionsmediums durchgeführt, wobei diese Reifung zum Beispiel 1 bis 60 Minuten, insbesondere 5 bis 30 Minuten dauern kann.
Schließlich ist es wünschenswert, nach der Fällung in einem abschließenden Schritt, insbesondere vor der optionalen Reifung, zum Reaktionsmedium eine zusätzliche Menge an Säuerungsmittel hinzuzufügen. Diese Zugabe erfolgt gewöhnlich, bis ein pH-Wert des Reaktionsmediums von 3 bis 6,5, vorzugsweise von 4 bis 5,5 erhalten wird. Dies ermöglicht insbesondere, dass die gesamte im Schritt (iii) zugegebene Menge an M₂O neutralisiert wird.
Das bei dieser Zugabe verwendete Säuerungsmittel ist gewöhnlich identisch mit dem im Schritt (iii) des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens eingesetzten.
Die Temperatur des Reaktionsmediums ist gewöhnlich zwischen 60 und 98°C.
Die Zugabe des Säuerungsmittels im Schritt (iii) erfolgt vorzugsweise in einem ersten Bodensatz, dessen Temperatur zwischen 60 und 96°C liegt.
Gemäß einer Variante der Erfindung erfolgt die Umsetzung bei einer konstanten Temperatur zwischen 75 und 96°C. Gemäß einer anderen Variante der Erfindung ist die Endtemperatur der Umsetzung höher als die Temperatur zu Beginn der Umsetzung: so wird die Temperatur zu Beginn der Umsetzung vorzugsweise zwischen 70 und 96°C gehalten, dann wird die Temperatur im Verlauf der Umsetzung in einigen Minuten erhöht, vorzugsweise bis zu einem Wert von 80 bis 98°C, wobei dieser Wert bis zum Ende der Umsetzung beibehalten wird.
Am Ende der beschriebenen Arbeitschritte erhält man einen Kieselsäureschlamm, der anschließend aufgetrennt wird (Flüssig-Fest-Auftrennung).
Alternativ wird gemäß einer anderen Ausführungsform die Fällung (A) auf die folgende Weise durchgeführt:

(i) Man stellt einen ersten Bodensatz her, der mindestens einen Teil der Gesamtmenge an Silikat des Alkalimetalls M, das der Umsetzung beteiligt ist, und einen Elektrolyten umfasst, wobei die Konzentration an Silikat, ausgedrückt als SiO₂, in dem ersten Bodensatz kleiner als 100 g/l ist und die Konzentration des Elektrolyten in dem ersten Bodensatz kleiner als 17 g/l ist,
(ii) man gibt das Säuerungsmittel zu dem ersten Bodensatz gegeben wird, bis ein pH-Wert des Reaktionsmediums von mindestens etwa 7 erhalten wird,
(iii) man gibt zu dem Reaktionsmedium das Säuerungsmittel und gegebenenfalls gleichzeitig die verbleibende Menge an Silikat hinzu.

So wurde gefunden, dass eine kleine Konzentration an Silikat und Elektrolyt im ersten Bodensatz entscheidende Bedingungen darstellen, damit den erhaltenen Produkten ihre ausgezeichneten Eigenschaften verliehen werden.
Vorzugsweise geht man bei dieser Ausführungsform wie folgt vor:
Zuerst wird ein Bodensatz hergestellt, der Silikat sowie einen Elektrolyten umfasst. Die Menge an Silikat, die in dem Bodensatz vorhanden ist, kann entweder gleich der an der Umsetzung beteiligten Gesamtmenge sein oder nur einen Teil dieser Gesamtmenge darstellen.
Als Elektrolyt wird insbesondere ein Salz aus der Gruppe der Alkali- oder Erdalkalimetallsalze und insbesondere das Salz aus dem Metall des Ausgangssilikats und dem Säuerungsmittel verwendet, beispielsweise Natriumsulfat im Fall einer Umsetzung von einem Natriumsilikat mit Schwefelsäure.
Gemäß einem wesentlichen Merkmal des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren ist die Konzentration des Elektrolyten im ersten Bodensatz kleiner als 17 g/l, vorzugsweise kleiner als 14 g/l.
Gemäß einem weiteren wesentlichen Merkmal des Verfahrens ist die Konzentration an Silikat, ausgedrückt als SiO₂, im ersten Bodensatz kleiner als 100 g SiO₂ pro Liter. Vorzugsweise ist diese Konzentration kleiner als 80 g/l, insbesondere als 70 g/l. Wenn die zur Neutralisation verwendete Säure eine erhöhte Konzentration besitzt, insbesondere über 70%, ist es insbesondere vorteilhaft, mit einem ersten Bodensatz von Silikat zu arbeiten, dessen SiO₂-Konzentration kleiner als 80 g/l ist.
Der zweite Schritt besteht aus der Zugabe des Säuerungsmittels zum Bodensatz mit der vorstehend beschriebenen Zusammensetzung.
Diese Zugabe, die ein entsprechendes Absinken des pH des Reaktionsmediums bewirkt, erfolgt, bis ein Wert von mindestens etwa 7, in der Regel zwischen 7 und 8 erzielt wird.
Wenn dieser Wert erreicht ist und in dem Fall, wenn der Ausgangs-Bodensatz nur einen Teil der Gesamtmenge an beteiligten Silikat umfasst, wird so vorteilhafterweise eine gleichzeitige Zugabe des Säuerungsmittels und der verbleibenden Menge an Silikat durchgeführt.
Die eigentliche Fällungsreaktion ist beendet, wenn die gesamte verbleibende Menge an Silikat zugegeben worden ist.
Vorteilhafterweise wird bei Beendigung der Fällung und insbesondere nach der vorstehend beschriebenen gleichzeitigen Zugabe eine Reifung des Reaktionsmediums durchgeführt, wobei diese Reifung zum Beispiel 5 Minuten bis 1 Stunde dauern kann.
Es ist ebenfalls möglich, in allen Fällen (d. h. auch im Fall eines Ausgangs-Bodensatzes, der nur einen Teil der Gesamtmenge an beteiligtem Silikat umfasst) nach der Fällung in einem optionalen abschließenden Schritt zum Reaktionsmedium eine zusätzliche Menge an Säuerungsmittel hinzuzufügen. Diese Zugabe erfolgt gewöhnlich, bis ein pH-Wert von 3 bis 6,5, vorzugsweise von 4 bis 6,5 erhalten wird.
Die Temperatur des Reaktionsmediums ist gewöhnlich zwischen 70 und 98°C.
Gemäß einer Variante der Erfindung erfolgt die Umsetzung bei einer konstanten Temperatur zwischen 80 und 95°C. Gemäß einer anderen Variante der Erfindung ist die Endtemperatur der Umsetzung höher als die Temperatur zu Beginn der Umsetzung: So wird die Temperatur zu Beginn der Umsetzung vorzugsweise zwischen 70 und 95°C gehalten, dann wird die Temperatur in einigen Minuten erhöht, vorzugsweise bis zu einem Wert von 80 bis 98°C, wobei sie bis zum Ende der Umsetzung bei diesem Wert gehalten wird.
Am Ende der beschriebenen Arbeitschritte erhält man einen Kieselsäureschlamm.
Der Schritt (B) des Verfahrens besteht aus der Abtrennung eines Fällungskuchens ausgehend von diesem Schlamm, der gemäß der einen oder der anderen Ausführungsform erhalten wird. Die Abtrennung erfolgt nach jedem bekannten Mittel und insbesondere mittels Filtration mit einem Bandsperrfilter, einer Filterpresse, einem Vakuum-Drehfilter oder mittels Zentrifugation. So gewinnt man einen Kieselsäurekuchen, dessen Trockenextrakt von 10 bis 40% reicht.
Der abgetrennte Kuchen kann mit Wasser gewaschen werden, um Alkalimetallsalze zu beseitigen, die bei der Fällungsreaktion gebildet wurden. Zum Beispiel kann man in dem Fall, in dem an der Fällung Natriumsilikat und Schwefelsäure beteiligt sind, am Ende des Schritts (B) einen Kuchen isolieren, der einen Na₂SO₄-Gehalt von weniger als 1,5 Gew.-% aufweist.
Die mittels Preßfiltration erhaltenen Kuchen besitzen ausreichend erhöhte Trockenextrakte, zum Beispiel zwischen 17 und 30%. Man kann auch, insbesondere mittels Vakuum-Filtration, Kuchen erhalten, deren Trockenextrakt etwas niedriger ist, beispielsweise zwischen 10 und 15%.
Nach der Abtrennung des Fällungskuchens kann man ein Wiederanteigen des Kuchens durchführen, um dessen Trockenextrakt auf den gewünschten Wert zwischen 10 und 40% zu erhöhen.
Das Wiederanteigen besteht aus der Zugabe von Siliciumdioxidpulver in ausreichender Menge zum Kuchen.
Das Siliciumdioxidpulver kann insbesondere durch Trocknen, insbesondere durch Atomisieren eines Teils des anzureichenden Kuchens durchgeführt werden.
Ebenso kann man ein Siliciumdioxidpulver erhalten, indem eine klassische Trocknung des Kuchens nach Waschen mit organischen Lösungsmitteln durchgeführt wird. Dieses Trocknungsverfahren wird im folgenden eingehender beschrieben.
Das Wiederanteigen ermöglicht es insbesondere, Kuchen mit Kieselsäure anzureichern, die nach der Filtration einen relativ niedrigen Trockenextrakt (zum Beispiel kleiner als 15%) aufweisen, um am Ende des Schritts (C) eine ausreichend konzentrierte Suspension für die gewünschte Anwendung zu erhalten.
Der Schritt (C) wird dann mit einem Fällungskuchen durchgeführt, der einen Gehalt an Trockensubstanz von 10 bis 40% besitzt und gegebenenfalls nach einem optionalen Wiederanteigen erhalten wird.
Die Umwandlung des Kuchens in eine weniger viskose Suspension kann mittels mechanischer Zerkleinerung erfolgen. Die Zerkleinerung kann in einem Zerkleinerer/Kneter erfolgen, beispielsweise bei einem Arbeitsgang, bei dem der Kuchen mit Wasser verdünnt wird, oder kann mittels Naßmahlung durchgeführt werden, indem der Kuchen durch eine Mühle des Kolloidmühlentyps oder eine Kugelmühle geleitet wird, oder indem der Kuchen Ultraschallwellen ausgesetzt wird (Ultraschallbehandlung). Vorzugsweise wird die Desagglomeration mit einer Hochleistungsultraschallsonde durchgeführt.
Um die mechanische Energie zu verringern, die zur Verflüssigung der Kuchen benötigt wird, kann man gleichzeitig eine chemische Zerkleinerung durchführen.
Dazu kann man vorteilhafterweise die Kieselsäuresuspension derart ansäuern, dass ihrer pH kleiner als 4 ist. Dazu lässt sich eine beliebige Säure einsetzen.
Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit besteht aus dem gleichzeitigen Einbringen in die Suspension einer Säure, insbesondere Schwefelsäure, und einer Aluminiumverbindung, ins besondere Natriumaluminat, derart, dass der pH der Suspension zwischen 6 und 7 bleibt und das Gewichtsverhältnis Al/SiO₂ zwischen 1000 und 3300 ppm ist.
Bei einer Variante des Verfahrens kann man, um den Trockenextrakt der Kieselsäuresuspension zu erhöhen, am Ende des chemischen Zerkleinerungsschritts:

– einen zweiten Filtrations- (oder Zentrifugations-) schritt durchführen, auf den gegebenenfalls eine Wäsche folgt,
– einen Teil des Wassers (beispielsweise durch Verdampfen mittels Erhitzen der Suspension) austreiben.

In diesen beiden Fällen kann man am Ende der Phase der Einengung der Suspension eine abschließende Rehomogenisation der Suspension mittels mechanischer Zerkleinerung durchführen.
Bei einer anderen Variante des Verfahrens kann man die Schwefelsäure und das Natriumaluminat zu dem Schlamm hinzufügen, der aus der Fällung hervorgeht, d. h. nach Schritt (A) (iii) und vor den Filtrationsarbeitsgängen (B).
Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls ein anderes Verfahren der Umwandlung (C) des Kuchens in eine Suspension bereit, bei dem:

(i) der Fällungskuchen mit organischen Lösungsmitteln gewaschen und der gewaschene Kuchen getrocknet wird, um ein Siliciumdioxidpulver zu erhalten, und dann
(ii) eine derartige Menge des Siliciumdioxidpulvers in Wasser in Suspension gebracht wird, dass der Trockenextrakt der endgültigen Suspension von 10 bis 40% reicht.

Auch die durch dieses Verfahren erhaltenen Suspensionen besitzen die gleichen Eigenschaften einer niedrigen Viskosität und einer hohen Stabilität bei erhöhtem Trockenextrakt.
Das Waschen mit organischen Lösungsmitteln ermöglicht die Verdrängung des in den Poren des Kuchens vorhandenen Was sers. Die zu diesem Zweck verwendeten Lösungsmittel sind vorzugsweise polare Lösungsmittel und insbesondere Ethanol und Ether, die im Gemisch verwendet werden können.
Insbesondere kann man:

– eine erste Wäsche mit Ethanol
– eine zweite Wäsche mit einem Ethanol/Ether-Gemisch 50/50 durchführen
– eine dritte Wäsche mit Ether durchführen.

Der so gewaschene Kuchen kann beispielsweise mit Umgebungsluft getrocknet werden. Man erhält einen Gehalt an freiem Wasser von etwa 6–8%, der gut vergleichbar mit dem bei einer Trocknung mittels Atomisieren erhaltenen ist.
Der vorliegende Typ der Trocknung ermöglicht es, den Einbruch der Porosität aufgrund der Einwirkung von Kapillarkräften bei der Trocknung zu verhindern.
So erhält man ein sehr wenig agglomeriertes Pulver mit einer viel höheren Porosität (gemessen mittels Quecksilberporosimetrie) als sie mit den Trocknungstechniken durch Atomisieren erhalten wird.
Wenn es in Wasser in einer solchen Menge in Suspension gebracht wird, dass der Gehalt an Trockensubstanz der Suspension zwischen 10 und 40% liegt, führt dieses Pulver zu weniger viskosen Suspensionen als sie durch In-Suspension-bringen eines Pulvers erhalten werden, das auf herkömmliche Weise durch Trocknung mittels Atomisieren erhalten wird und dessen Viskositäts- und Granulometrieeigenschaften identisch mit den vorstehend beschriebenen sind.
Die erfindungsgemäßen konzentrierten Kieselsäuresuspensionen, die verbesserte rheologische und granulometrische Eigenschaften besitzen, können bei allen Anwendungen von Kieselsäuresolen eingesetzt werden, bei denen die Eigenschaften Durchsichtigkeit und Lichtdurchlässigkeit nicht benötigt werden.
In dieser Hinsicht hat die Erfindung außerdem die Verwendung dieser Suspensionen als Ersatz für Kieselsäuresole bei verschiedenen Anwendungen zum Gegenstand, wie:

– Antikorrosionsbeschichtungen,
– Beton, wobei die Kieselsäuresuspensionen insbesondere eine Beschleunigung der Verfestigung von Betonen und/oder eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften ermöglichen;
– Papier, wobei die Suspensionen als Füllstoffe oder auch als Zurückhaltemittel für Füllstoffe oder feine Fasern verwendet werden können;
– mineralische Klebstoffe für Papier, Karton, Bauwesen.

Die vorliegende Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele veranschaulicht.
In den folgenden Beispielen werden die granulometrischen Eigenschaften von Kieselsäuresuspensionen durch eine granulometrische Messung bestimmt, die an den Suspensionen mithilfe eines CILAS-Granulometers durchgeführt wird.
Die Arbeitsweise ist wie folgt:
Die Suspension wird durch Zugabe von permutiertem Wasser verdünnt, bis eine wässrige Suspension mit 4% Siliciumdioxid erhalten wird, die für 2 Minuten durch magnetisches Rühren homogenisiert wird.
In das Granulometergefäß wird ein bekanntes Volumen (ausgedrückt in ml) der homogenisierten Suspension eingebracht, und die granulometrische Messung, die die Bestimmung von D₅₀ ermöglicht, wird durchgeführt.
Der Quotient (10 × Volumen der eingebrachten Suspension in ml)/(mittels Granulometer nachgewiesene optische Dichte der Suspension), der den Feinstoffanteil anzeigt, wird berechnet.
Im Prinzip wird ein derartiges Suspensionsvolumen eingebracht, dass man eine optische Dichte nahe 20 erhalten kann.
Ebenso werden in den Beispielen granulometrische Eigenschaften von getrocknetem Siliciumdioxidpulver bestimmt. Die Arbeitsweise ist wie folgt:
In eine Tablettiermaschine (H = 6 cm und Durchmesser = 4 cm) werden 2 Gramm Siliciumdioxid eingewogen, die durch Atomisierung der Suspension erhalten wurden, und mittels Zugabe von permutiertem Wasser auf 50 Gramm aufgefüllt. So wird eine wässrige Lösung mit 4% Kieselsäure hergestellt, die für 2 Minuten durch Magnetrühren homogenisiert wird. Die Suspension wird anschließend mittels Ultraschall desagglomeriert.
So wird die Fähigkeit der Kieselsäure zur Makrodesagglomeration (Aufbrechen von Bestandteilen von 0,1 bis mehreren 10 Mikron) gemessen. Auf die gleiche Weise werden der mittlere Durchmesser D₅₀ und der vorstehende Quotient bestimmt, der somit der Ultraschall-Desagglomerationsfaktor F_D ist.
Man führt die Desagglomeration unter Ultraschall mithilfe eines VIBRACELL-BIOBLOCK-Ultraschallgeräts (600 W), das mit einer Sonde mit 19 mm Durchmesser ausgestattet ist, wie folgt durch:
Während die Sonde in einer Länge von 4 cm eingetaucht wird, wird die Ausgangsleistung so geregelt, dass eine Abweichung der Leistungsanzeigernadel von 20% erhalten wird (was einer vom Ansatzstück der Sonde abgegebenen Energie von 120 Watt/cm² entspricht). Die Desagglomeration erfolgt für 420 Sekunden.
Die granulometrische Messung wird wie vorstehend, jedoch mit einem SYMPATEC-Laserdiffraktionsgranulometer durchgeführt.
BEISPIEL 1
Die nachstehende Fällungsreaktion wird durchgeführt:
In einen 30-Liter-Reaktor, der mit einer Mixel-Schnecke (Rotationsgeschwindigkeit = 350 U/min) und einem Temperatur regulationssystem ausgestattet ist, werden zehn Liter einer 5 g/l Natriumsilikatlösung (Molverhältnis SiO₂/Na₂O = 3,4) eingebracht.
Die Natriumsilikatlösung wird auf eine bei 85°C einregulierte Temperatur gebracht. Dann wird während 3 Minuten und 19 Sekunden unter Rühren eine 80 g/l Schwefelsäurelösung mit einem Durchsatz von 0,077 l/min eingebracht: Somit beträgt der Neutralisationsanteil des Bodensatzes 85%.
Dann wird für 70 min eine gleichzeitige Zugabe von Säure und Natriumsilikat mit Durchsätzen und Konzentrationen von 0,077 l/min und 80 g/l für die Säure bzw. 0,107 l/min und 130 g/l für das Silikat durchgeführt. Der momentane Neutralisationsanteil beträgt 87%, und der Verfestigungsquotient (Masse der während der gleichzeitigen Zugabe zugefügten Kieselsäure/Masse der im Bodensatz vorhandenen Kieselsäure) ist 19,5.
Dann wird die Silikatzugabe beendet, und mit der Zugabe der Säure wird für 10 min fortgefahren, um einen endgültigen pH von 4 zu erreichen.
Der Schlamm wird anschließend über ein Vakuumfilter filtriert, mit 10 Litern Wasser gewaschen, so dass eine Leitfähigkeit des Kuchens (gemessen bei 5% Trockenextrakt) unter 1000 μS erhalten wird. Der erhaltene Kuchen G1 besitzt einen Trockenextrakt von 13%.
Eine Fraktion des Kuchens wird mittels Atomisieren getrocknet. Das so erhaltene Siliciumdioxid S1 hat die folgenden Eigenschaften:

– mit dem BET-Verfahren gemessene spezifische Oberfläche: 230 m²/g;
– granulometrische Eigenschaften nach Ultraschallanwendung (SYMPATEC-Granulometer): D₅₀ = 0,8 μm F_D = 20

Anschließend wird ein Kuchen hergestellt, der mittels Wiederanteigen des Kuchens G1 mit dem Siliciumdioxid S1 erhalten wird
Zu 2 kg des Kuchens G1 (13% Trockenextrakt), der mithilfe eines ULTRATURRAX-IKA-T50-Geräts homogenisiert wurde, werden 175 Gramm Siliciumdioxid S1 gegeben, so dass man einen Kuchen mit einem Trockenextrakt von 20% erhält.
Die Desagglomeration des Kuchens wird unter Verwendung eines VIBRACELL-BIOBLOCK-Ultraschallgeräts (600 W), das mit einer Sonde mit 19 mm Durchmesser ausgestattet ist, durchgeführt.
Es werden 250 ml des Kuchens in einen 400-ml-Becher überführt, und die Desagglomeration wird dann wie folgt durchgeführt:
Während die Sonde in einer Länge von 4 cm eingetaucht wird, wird die Ausgangsleistung so geregelt, dass eine Abweichung der Leistungsanzeigernadel von 40% erhalten wird (was einer vom Ansatzstück der Sonde abgegebenen Energie von 240 Watt/cm² entspricht). Die Desagglomeration erfolgt für 4 Minuten.
Am Ende der Desagglomeration wird eine Suspension erhalten, die gekennzeichnet ist durch:

– einen Trockenextrakt von 20%
– eine Viskosität unter schwacher Scherung (50 s^–1) von weniger als 2·10^–2 Pa·s
– granulometrische Eigenschaften (CILAS-Granulometer): D₅₀ = 1 μm F_D = 30

Nach etwa zehn Tagen beobachtet man eine Zunahme der Viskosität des Sols von 2·10^–2 auf 2·10^–1 Pa·s. Dieses Phänomen ist reversibel, tatsächlich ermöglicht die Anwendung von Ultraschall für 4 min auf die Suspension mit 2·10^–1 Pa·s die Rückerlangung einer Viskosität von 2·10^–2 Pa·s.
Die Suspension wird einem Sedimentationstest unter Zentrifugation unterworfen.
Es werden 40 Gramm der Suspension bei 7500 Umdrehungen/Minute für 30 Minuten zentrifugiert, wobei das Erreichen der Rotationsgeschwindigkeit berücksichtigt wird (die Drehzahlzunahme der Zentrifuge erfolgt in etwa 10 Minuten).
Dann wird der Überstand der Zentrifugation gewonnen und bei 160°C für etwa 2 Stunden getrocknet (bis zur Gewichtskonstanz).
Der Trockenextrakt des Überstands beträgt 6,16 g, was 77% des Gewichts der Kieselsäure darstellt, die in 40 g der 20%igen Kieselsäuresuspension enthalten ist.
VERGLEICHSBEISPIEL 1
In einen CELLIER-Zerkleinerer-Kneter werden 4 kg eines Kuchens eingebracht, der ausgehend von einem von der Firma RHONE-POULENC CHIMIE unter der Marke ZEOSIL 175 MP vertriebenen Siliciumdioxid hergestellt und mithilfe von Preßfiltration erhalten wurde und der durch einen Trockenextrakt von 22% und einen Gehalt an Natriumsulfat von 1% gekennzeichnet ist. Der Kuchen wird auf 60°C gebracht, und während der Ausflockung werden gleichzeitig 12,6 ml einer Natriumaluminatlösung (die 22% Aluminiumoxid und 18% Natriumoxid enthält) und 7,15 ml 80 g/l Schwefelsäure eingebracht, so dass der pH bei 6,5 gehalten wird.
Das Verhältnis Al/SiO₂ ist etwa 2500 ppm.
Man lässt für 20 Minuten reifen, während die mechanische Ausflockung weitergeführt wird.
Die erhaltene Suspension ist gekennzeichnet durch:

– eine Viskosität von 6·10^–2 Pa·s unter einer Scherung von 50 s^–1
– einen D₅₀ (gemessen nach Anwendung von Ultraschall) von 10 μm

Es wird ein Absetzen der Suspension am Ende von etwa einer Woche beobachtet.
Mit dem Sedimentationstest unter Zentrifugation lässt sich bestimmen, dass der Überstand eine Menge an Kieselsäure enthält, die 6 Gew.-% der in der Suspension enthaltenen Kieselsäure beträgt.
BEISPIEL 2
Die nachstehende Fällungsreaktion wird durchgeführt:
In einen 30-Liter-Reaktor, der mit einer Mixel-Schnecke (Rotationsgeschwindigkeit = 350 U/min) und einem Temperaturregulationssystem ausgestattet ist, werden zehn Liter einer 5 g/l Natriumsilikatlösung (Molverhältnis SiO₂/Na₂O = 3,4) gegeben.
Die Natriumsilikatlösung wird auf eine bei 85°C einregulierte Temperatur gebracht. Dann wird während 3 Minuten und 29 Sekunden unter Rühren eine 80 g/l Schwefelsäurelösung mit einem Durchsatz von 0,073 l/min eingebracht: Somit beträgt der Neutralisationsanteil des Bodensatzes 85%.
Dann wird für 70 min eine gleichzeitige Zugabe von Säure und Natriumsilikat mit Durchsätzen und Konzentrationen von 0,073 l/min und 80 g/l für die Säure bzw. 0,107 l/min und 130 g/l für das Silikat durchgeführt. Der momentane Neutralisationsanteil beträgt 87% und der Verfestigungsquotient (Masse der während der gleichzeitigen Zugabe zugefügten Kieselsäure/Masse der im Bodensatz vorhandenen Kieselsäure) ist 19,5%.
Dann wird die Silikatzugabe beendet und mit der Zugabe der Säure fortgefahren, um einen endgültigen pH von 4 zu erreichen.
Der Schlamm wird anschließend über ein Vakuumfilter filtriert und so gewaschen, dass der Gehalt an Natriumsulfat auf einen Wert auf unter 1% eingestellt wird. Der erhaltene Kuchen G2 besitzt einen Trockenextrakt von 13%.
Es werden 5 kg des Kuchens G2 mittels mechanischer Zerkleinerung in einem CELLIER-Zerkleinerer-Kneter homogenisiert und dann in einem Rührbehälter auf eine Temperatur von 60°C gebracht.
Dann werden gleichzeitig 9,2 ml Natriumaluminatlösung mit 22% Al₂O₃ und 18,3% Na₂O (d = 1,505) und 5,2 ml einer 80 g/l Schwefelsäure (d = 1,050) eingebracht, so dass der pH auf einen Wert von 6,3 einreguliert wird.
Das Verhältnis Al/SiO₂ ist etwa 2500 ppm.
Man führt eine Reifung für 20 Minuten unter Rühren durch, dann wird die Suspension einer Ultraschallzerkleinerung in Fraktionen von 250 ml für 15 min wie im Beispiel 1 unterworfen.
Am Ende der Zerkleinerung wird eine zweite Vakuumfiltration durchgeführt, die den Kuchen auf einen Trockenextrakt von 21% bringt.
Der Kuchen wird anschließend in einem CELLIER-Kneter mechanisch, dann mit Ultraschall unter den Bedingungen des Beispiels 1 zerkleinert.
Die Eigenschaften der erhaltene Suspension sind wie folgt und sind mit der Zeit stabil:

– Trockenextrakt: 21%
– Viskosität unter einer Scherung von 50 s^–1: 1,3·10^–2 Pa·s
– Menge an im Überstand wiedergefundener Kieselsäure (Test der Sedimentation unter Zentrifugation): 77%.

BEISPIEL 3
Es wird eine Kieselsäuresuspension unter analogen Bedingungen zu denjenigen des Beispiels 2 mit den folgenden Arbeitsmodifikationen hergestellt:
Die Herstellung des Bodensatzes erfolgt auf identische Weise durch Einbringen der Schwefelsäure mit einem Durchsatz von 0,078 l/min, um einen Neutralisationsanteil von 90% zu erhalten.
Der Durchsatz der Säure beträgt ebenfalls 0,078 l/min bei der gleichzeitigen Zugabe von Silikat und Säure, die 60 Minuten dauert, und derart erfolgt, dass der momentane Neutralisationsanteil 93% beträgt und der Verfestigungsquotient 16,6% ist.
Ein Kuchen G3 wird mittels Vakuumfiltration abgetrennt, dessen Trockenextrakt 13% beträgt und dessen Gehalt an Natriumsulfat kleiner als 1% ist.
Es werden 5 kg des Kuchens G3 mittels mechanischer Zerkleinerung in einem CELLIER-Zerkleinerer-Kneter homogenisiert und dann in einem Rührbehälter auf eine Temperatur von 60°C gebracht.
Dann werden gleichzeitig 11 ml Natriumaluminatlösung mit 22·Al₂O₃ und 18,3·Na₂O (d = 1,505) und 6,2 ml einer 80 g/l Schwefelsäurelösung (d = 1,050) eingebracht, so dass der pH auf einen Wert von 6,3 einreguliert wird.
Das Verhältnis Al/SiO₂ ist etwa 3000 ppm.
Man führt eine Reifung für 20 Minuten unter Rühren durch, dann wird die Suspension einer Ultraschallzerkleinerung in Fraktionen von 250 ml für 15 min wie im Beispiel 1 unterworfen.
Am Ende der Zerkleinerung wird eine zweite Vakuumfiltration durchgeführt, die den Kuchen auf einen Trockenextrakt von 17,9 bringt.
Der Kuchen wird anschließend in einem CELLIER-Kneter mechanisch, dann mit Ultraschall unter den Bedingungen des Beispiels 1 zerkleinert.
Die Eigenschaften der erhaltene Suspension sind wie folgt und sind mit der Zeit stabil:

– Trockenextrakt: 17,9%
– Viskosität unter einer Scherung von 50 s^–1: 0,6·10^–2 Pa·s
– Menge an im Überstand wiedergefundener Kieselsäure (Test der Sedimentation unter Zentrifugation): 98%.

BEISPIEL 4
Es wird eine Kieselsäuresuspension unter analogen Bedingungen zu denjenigen des Beispiels 3 mit den folgenden Unterschieden hergestellt:
Die Herstellung des Bodensatzes erfolgt auf identische Weise durch Einbringen der Schwefelsäure mit einem Durchsatz von 0,076 l/min während 3 Minuten und 30 Sekunden, um einen Neutralisationsanteil von 89% zu erhalten.
Der Durchsatz der Schwefelsäure beträgt ebenfalls 0,076 l/min bei der gleichzeitigen Zugabe von Silikat und Säure, die 60 Minuten dauert, und derart erfolgt, dass der momentane Neutralisationsanteil 91% beträgt und der Verfestigungsquotient 16,6% ist.
Ein Kuchen G4 wird mittels Vakuumfiltration abgetrennt, dessen Trockenextrakt 13% beträgt und dessen Gehalt an Natriumsulfat kleiner als 1% ist.
Es werden 5 kg des Kuchens G4 mittels mechanischer Zerkleinerung in einem CELLIER-Zerkleinerer-Kneter homogenisiert und dann in einem Rührbehälter auf eine Temperatur von 60°C gebracht.
Dann werden gleichzeitig 11 ml Natriumaluminatlösung mit 22% Al₂O₃ und 18,3% Na₂O (d = 1,505) und 6,2 ml einer 80 g/l Schwefelsäurelösung (d = 1,050) eingebracht, so dass der pH auf einen Wert von 6,3 einreguliert wird.
Das Verhältnis Al/SiO₂ ist etwa 3000 ppm.
Man führt eine Reifung für 20 Minuten unter Rühren durch, dann wird die Suspension einer Ultraschallzerkleine rung in Fraktionen von 250 ml für 15 min wie im Beispiel 1 unterworfen.
Am Ende der Zerkleinerung wird eine zweite Vakuumfiltration durchgeführt, die den Kuchen auf einen Trockenextrakt von 21,7% bringt.
Der Kuchen wird anschließend in einem CELLIER-Kneter mechanisch, dann mit Ultraschall unter den Bedingungen des Beispiels 1 zerkleinert.
Die Eigenschaften der erhaltenen Suspension sind wie folgt:

– Trockenextrakt: 21,7
– Viskosität unter einer Scherung von 50 s^–1: 1,8·10^–2 Pa·s
– Menge an im Überstand wiedergefundener Kieselsäure (Test der Sedimentation unter Zentrifugation): 94%.

Claims

Wässrige Fällungskieselsäure-Suspension, dadurch gekennzeichnet, dass ihr Gehalt an Trockensubstanz von 10 bis 40 Gew.-% reicht, dass ihre Viskosität kleiner als 4 × 10^–2 Pa·s bei einer Scherung von 50 s^–1 ist, und darin, dass die Menge an Kieselsäure im Überstand, der nach Zentrifugation der Suspension bei 7500 Umdrehungen pro Minute für 30 Minuten erhalten wird, mehr als 50% des Gewichts der in der Suspension enthaltenen Kieselsäure darstellt, wobei die Suspension kein Dispersionsmittel umfasst.
Suspension nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ihr Gehalt an Trockensubstanz von 15 bis 35 Gew.-% reicht.
Suspension nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ihre Viskosität kleiner als 2 · 10^–2 Pa·s bei einer Scherung von 50 s^–1 ist.
Suspension nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an Kieselsäure, die in dem Überstand enthalten ist, der nach Zentrifugation der Suspension bei 7500 Umdrehungen pro Minute für 30 Minuten erhalten wird, mehr als 60%, vorzugsweise mehr als 70% des Gewichts der in der Suspension enthaltenen Kieselsäure darstellt.
Suspension nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an Kieselsäure, die in dem Überstand enthalten ist, der nach Zentrifugation der Suspension bei 7500 Umdrehungen pro Minute für 30 Minu ten erhalten wird, mehr als 90% des Gewichts der in der Suspension enthaltenen Kieselsäure darstellt.
Suspension nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die granulometrische Verteilung von Agglomeraten in Suspension derart ist, dass ihr mittlerer Durchmesser D₅₀ kleiner als 50 Mikron ist und der Desagglomerationsfaktor F_D größer als 3 ml ist.
Suspension nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend einen Filterkuchen, der von einer Kieselsäurefällungsreaktion herrührt und zerkleinert wird.
Suspension nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend Aluminium in einer derartigen Menge, dass das Gewichtsverhältnis Al/SiO₂ von 1000 bis 3000 ppm reicht.
Verfahren zur Herstellung einer wässrigen Kieselsäure-Suspension nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend: (A) eine Kieselsäurefällungsreaktion durch Einwirkung eines Säuerungsmittels auf ein Silikat eines Alkalimetalls M, wobei: (i) ein erster Bodensatz hergestellt wird, der einen Teil der Gesamtmenge an Silikat des Alkalimetalls M umfasst, das an der Umsetzung beteiligt ist, wobei die Konzentration an Silikat, ausgedrückt als SiO₂, in dem Bodensatz kleiner als 20 g/l ist, (ii) das Säuerungsmittel zu dem ersten Bodensatz gegeben wird, bis mindestens 5% der in dem ersten Bodensatz vorliegenden Menge an M₂O neutralisiert sind, (iii) dem Reaktionsmedium gleichzeitig das Säuerungsmittel und die verbleibende Menge an Silikat des Alkalimetalls M hinzugefügt werden, so dass das Ver hältnis (zugegebene Kieselsäuremenge)/(im ersten Bodensatz enthaltene Kieselsäuremenge) zwischen 10 und 100 ist; (B) die Abtrennung vom Reaktionsgemisch eines Fällungskuchens mit einem Trockenextrakt von 10 bis 40%; (C) die Desagglomeration des Kuchens, bis eine Suspension erhalten wird, die eine Viskosität von weniger als 4 × 10^–2 Pa·s bei einer Scherung von 50 s^–1 und eine Menge an Kieselsäure im Überstand, der nach Zentrifugation der Suspension bei 7500 Umdrehungen pro Minute für 30 Minuten erhalten wird, aufweist, die mehr als 50% des Gewichts der in der Suspension enthaltenen Kieselsäure ausmacht.
Verfahren zur Herstellung einer wässrigen Kieselsäure-Suspension nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend: (A) eine Kieselsäurefällungsreaktion durch Einwirkung eines Säuerungsmittels auf ein Silikat eines Alkalimetalls M, wobei: (i) ein erster Bodensatz hergestellt wird, der mindestens einen Teil der Gesamtmenge an Silikat des Alkalimetalls M, das der Umsetzung beteiligt ist, und einen Elektrolyten umfasst, wobei die Konzentration an Silikat, ausgedrückt als SiO₂, in dem ersten Bodensatz kleiner als 100 g/l ist und die Konzentration des Elektrolyten in dem ersten Bodensatz kleiner als 17 g/l ist, (ii) das Säuerungsmittel zu dem ersten Bodensatz gegeben wird, bis ein pH-Wert von mindestens etwa 7 erhalten wird, (iii) dem Reaktionsmedium das Säuerungsmittel und gegebenenfalls gleichzeitig die verbleibende Menge an Silikat hinzugefügt werden; (B) die Abtrennung vom Reaktionsgemisch eines Fällungskuchens mit einem Trockenextrakt von 10 bis 40%; (C) die Desagglomeration des Kuchens, bis eine Suspension erhalten wird, die eine Viskosität von weniger als 4 × 10^–2 Pa·s bei einer Scherung von 50 s^–1 und eine Menge an Kieselsäure im Überstand, der nach Zentrifugation der Suspension bei 7500 Umdrehungen pro Minute für 30 Minuten erhalten wird, aufweist, die mehr als 50% des Gewichts der in der Suspension enthaltenen Kieselsäure ausmacht.
Verfahren nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, wobei nach dem Schritt (B) zu dem Kieselsäurekuchen eine derartige Menge Kieselsäurepulver hinzugefügt wird, dass der Trockenextrakt des mit Kieselsäure angereicherten Kuchens von 10 bis 40% reicht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei im Schritt (C) der Fällungskuchen mit Wasser verdünnt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei im Schritt (C) der Fällungskuchen mechanisch durch Nassmahlung oder Ultraschallbehandlung zerkleinert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei im Schritt (C) eine chemische Zerkleinerung gleichzeitig mit der mechanischen Zerkleinerung durchgeführt wird, indem die Kieselsäurelösung derart angesäuert wird, dass ihr pH kleiner als 4 ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei im Schritt (C) eine chemische Zerkleinerung zusammen mit der mechanischen Zerkleinerung durchgeführt wird, indem gleichzeitig Schwefelsäure und Natriumaluminat derart zugegeben werden, dass der pH der Suspension zwischen 6 bis 7 verbleibt und das Gewichtsverhältnis Al/SiO₂ zwischen 1000 und 3300 ppm liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei im Schritt A(iii) zum Reaktionsgemisch gleichzeitig Schwefelsäure und Natriumaluminat derart gegeben werden, dass der pH des Gemischs zwischen 6 bis 7 verbleibt und das Gewichtsverhältnis Al/SiO₂ zwischen 1000 und 3300 ppm liegt, bevor zu Schritt (B) übergegangen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei im Schritt (C) (i) der Fällungskuchen mit einem oder mehreren organischen Lösungsmitteln gewaschen und der so gewaschene Kuchen getrocknet wird, um ein Kieselsäurepulver zu erhalten, und (ii) eine derartige Menge des Kieselsäurepulvers in Wasser in Suspension gebracht wird, dass der Trockenextrakt der endgültigen Suspension von 10 bis 40% reicht.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Lösungsmittel aus Ethanol, Ether oder einem Ethanol/Ether-Gemisch ausgewählt wird.
Verwendung einer Suspension nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder einer wässrigen Kieselsäuresuspension, die nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 18 erhalten werden kann, zur Herstellung von Anti-Korrosionsbeschichtungen.
Verwendung einer Suspension nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder einer wässrigen Kieselsäuresuspension, die nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 18 erhalten werden kann, zur Herstellung von Betonen.
Verwendung einer Suspension nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder einer wässrigen Kieselsäuresuspension, die nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 18 erhalten werden kann, zur Herstellung von Papier.