DE1571541C

DE1571541C - Verfahren zum Verbesserung der Helligkeit von Kaolin- bzw. Tonaufschlämmungen

Info

Publication number: DE1571541C
Application number: DE19661571541
Authority: DE
Inventors: Robert Nelson Macon; Skipper Bobby Ray Cochran; Millman Nathan; Macon; Ga. Maynard (V.StA.)
Original assignee: J.M. Huber Corp., Locust, N.J. (V.StA.)
Priority date: 1965-01-28
Filing date: 1966-01-28
Publication date: 1973-04-05

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Helligkeit von Kaolin- bzw. Tonaufschlämmungen unter Verwendung von Peptisierungsmitteln, bei dem ein großer Prozentsatz an Titanverunreinigungen entfernt wird.

Natürlich vorkommende Tone schwanken beträchtlich in ihren Farbeigenschaften, selbst wenn sie aus Lagerstätten in der gleichen Gegend oder selbst aus verschiedenen Stellen der gleichen Grube gefördert werden. Natürlich vorkommende Kaolinton' lagerstätten enthalten verfärbende Verunreinigungen, beispielsweise Eisen und Titan. Oft muß ein Tön nur wegen der Farbe als ungeeignet für die kommerzielle Verwendung zurückgewiesen werden, selbst wenn seine anderen physikalischen Eigenschaften, wie die Viskosität der Ton-Wasseraufschlämmungen und die Teilchengrößenverteilung, innerhalb der gewünschten Grenzen liegen.

Die Helligkeit von Tonen wird gewöhnlich durch Fraktionieren vergrößert. Je feiner die Teilchengröße ist,, um so heller sind die Tone. Diese Zunahme reicht jedoch für die stärker verfärbten Tone, die kommerziel verwendet werden sollen, nicht aus, und es ist eine zusätzliche Behandlung der raffinierten Tone, wie eine chemische Bleichung, erforderlich. Die Bleichung mit Chemikalien, wie Zink- oder Natriumhydrosulfit, führt im allgemeinen zu verbesserter Helligkeit der Aufschlämmung von raffiniertem Ton, doch ist dies im allgemeinen eine Zunahme von nur 2 bis 5 Helligkeitspunkten. Außerdem wurde gefunden, daß die Verwendung großer Mengen von chemischen Bleichmitteln die Viskosität des Schlikkers auf Grund des hohen Gehaltes an löslichen Salzen vergrößert. Es gibt andere Methoden zur Verbesserung der Helligkeit von Tonen, doch sind diese im allgemeinen recht teuer und geben keine ausreichende Zunahme in der Helligkeit, um die Kosten zu. rechtfertigen.

Die aus den Gruben gewonnenen Tone werden im allgemeinen zerkleinert und dann aufgeschlämmt. Der erhaltene Tonschlicker wird dann durch Absetzenlassen, Hydroseparieren, Zentrifugieren und ähnliche Methoden klassiert. Vor dieser Klassierung werden dieTonaufschlämmungen mit einem Peptisierungsmittel behandelt, um eine maximale Dispergierung der Tonteilchen zu erzielen und dadurch die Fraktionierung zu erleichtern. Diese Peptisierungsmittel sind auf dem Gebiet der Tone bekannt und zu den verwendbaren Mitteln gehören Polyphosphate, Carbonate, Silikate, Alkalien allgemein, Gemische davon, basische Salze u. dgl. Die Mengen an diesen Mitteln, die bei der ursprünglichen Entflockung der Tonaufschlämmung verwendet werden, können von 227 g/t trockenem Ton bis 2,72 kg/t trockenem Ton schwanken, wobei die genaue Menge vom Tonsystem selbst und dem erforderlichen Ausmaß an Dispersion der Tonteilchen abhängt.

Die Peptisierung zur Erzielung einer Minimumviskosität oder maximalen Dispersion der aufgeschlämmten Tonteilchen ist als Entflockung bekannt. Zusätzlich ist bekannt, daß ein Überschuß von Peptisierungsmittel zu einer wiederausgeflockten Aufschlämmung führt und daß sich die Viskosität erhöht und ein Gel gebildet wird, wenn der Überschuß groß genug ist. Dieser Zustand ist unerwünscht. Es ist wichtig, die Tonaufschläinmungen während der Klassierung zur gewünschten Fraktion bei einer Minimumviskosität zu halten.

Die üblichen Methoden zur Klassierung von Tonaufschlämmungen' verbessern normalerweise die Helligkeit des ursprünglichen Tons um einen kleinen Prozentsatz, beispielsweise um etwa 0,5 bis etwa 3,5 Helligkeitspunkte. Diese raffinierten Tone werden dann im allgemeinen mit-bekannten chemischen Bleichmitteln gebleicht, _ä weichet normalerweise die Helligkeit dieser klassierten Töne von etwa 2 bis etwa 5 Punkte über die Helligkeit der klassierten

ο Tone erhöhen. Diese Tone werden dann im allgemeinen filtriert, und getrocknet und sind dann

. kommerziell verwertbar. Durch die normale Raffinierung der Tone ist man aber nur in der Lage, Tone für die kommerzielle Verwendung herzustellen, die eine Helligkeit von nicht mehr als etwa 88 und oft von nur 82 Helligkeitspunkten aufweisen.

Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Verbesserung der Helligkeit von Kaolin- bzw. Tonaufschlämmungen unter Verwendung von Peptisierungsmitteln, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man einer Tonaufschlämmung eine solche Menge eines Peptisierungsmittels zusetzt, daß die zur Einstellung des Viskositätsminimums erforderliche Menge überschritten wird, und danach durch Absetzenlassen oder Zentrifugieren das die Titanverbindungen enthaltende Sediment abtrennt, worauf die derart gereinigten Tone gegebenenfalls in bekannter Weise noch einer zusätzlichen Bleichung mit Hydrosulfit unterworfen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren steht im Gegensatz zu der bisherigen Lehre auf diesem Gebiet, wonach kein Überschuß an Peptisierungsmitt'el (Entflockungsmittel) verwendet werden darf, da dies eine Zunahme der Viskosität bewirkt, die äußerst nachteilig ist. Die Menge an umgesetzten Peptisierungsmitteln, welche diejenige übersteigt, die zur Raffinierung des Rohtons, wie im bekannten Verfahren erforderlich ist, macht im allgemeinen mindestens einen 100%igen Überschuß gegenüber der zur Erzielung der Mindestviskositäf erforderlichen Menge aus, bleibt aber in allen Fällen unterhalb derjenigen Menge, die ein Gel der Tonaufschlämmung liefert. Jeder Fachmann auf dem Gebiet der Tone kann die maximale Menge der Zugabe bestimmen, so daß man nicht' den Gelzustand in irgendeiner der Tonaufschlämmungen erhält. Dieser »wiederausgeflockte« Zustand liegt über demjenigen der Minimumviskosität, nachdem das Peptisierungsmittel anfänglich zugegeben wurde, bei welchem die verschiedenen Teilchenverteilungsgrade von Ton erhalten werden können. Es wird absichtlich ein Überschuß an Peptisierungsmittel zugegeben, was sowohl zu einer Zunahme in der Viskosität führt als es auch ermöglicht, daß sich die Titanverunreinigungen in großem Ausmaß absetzen, und gleichzeitig wird die Verteilung der Tonteilchen nicht in merklichem Ausmaß gestört oder verändert.

Während dieses Wiederausflockungszustandes setzen sich die Titanverunreinigungen am Boden der Aufschlämmungen ab, wodurch einige der Verunreinigungen entfernt werden, die eine nachteilige Wirkung auf die Helligkeit des Tones haben. Dieser Vorgang ist visuell festzustellen, da in einigen Fällen senkrechte Streifen von gelblichbrauner Farbe auftreten, sobald die überschüssige Menge an Peptisierungsmittel zu der Tonaufschlämmung zugegeben wird. Diese gelbbraune Färbung tritt nach höchstens einer halben bis einer Stunde auf. Diese besonders

behandelte Tonaufschlämmung wird mehrere Stunden bis zu mehreren Tagen stehengelassen, während welcher Zeit sich die senkrechten gelbbraunen Streifen am Boden der besonders behandelten Tonaufschlämmung absetzen und einen großen Prozentsatz der Titanverunreinigungen mit hinunternehmen: Die Zeit, während welcher die besonders behandelte Tonaufschlämmung stehengelassen wird, ist nicht wichtig, da andere Methoden neben der natürlichen Schwerkraft angewandt werden können, um diese Titan-Verunreinigungen aus dieser Tonaufschlämmung abzutrennen oder zum Absetzen zu bringen, beispielsweise Zentrifugieren u. dgl. So wird ein Ton von wesentlich gegenüber den bekannten Verfahren verbesserter Helligkeit erhalten, der eine Zunahme von etwa 2 bis .5 Helligkeitspunkten über diejenige aufweist, die man unter Verwendung der bekannten Verfahren erhalten kann. Man kann auf diese Weise einen Rohton auf eine kommerziell brauchbare ' Helligkeit von raffiniertem Ton verbessern, was bisher nicht wirtschaftlich möglich war, und so die Tonreserven jeder Tonfirma vergrößern.

Nach der Gewinnung der besonders behandelten Tonaufschlämmung wird das überschüssige Peptisierungsmittel. entfernt, bevor die Tonaufschlämmung gebleicht wird —falls sie nicht schon gebleicht ist—, indem sie beispielsweise angesäuert, dadurch wieder koagulatiert und filtriert oder nach einer anderen herkömmlichen Methode zur Entfernung von löslichen Salzen, z. B. Ionenaustausch, behandelt wird. Nicht entscheidend ist, ob der- Ton vor dem erfindungsgemäßen Verfahren, oder erst nachdem die überschüssige Menge an Peptisierungsmittel der Aufschlämmung zugegeben worden ist, gebleicht wird. · Die Zunahme in den Helligkeitspunkten ist im allgemeinen in jedem Fall die gleiche. Wenn die besonders behandelte Tonaufschlämmung nicht vor der Behandlung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gebleicht war, wird sie nach der Entfernung der löslichen Salze nach den bekannten Verfahren des Bleichens und der Reinigung gebleicht und verarbeitet So kann man einen Ton mit einer Helligkeit von etwa 89 Punkten und darüber erhalten, was bisher äußerst schwierig war.

Alle Prozentangaben in den folgenden Ausführungsbeispielen sind, wenn nichts anderes angegeben, auf das Gewicht bezogen. Die Helligkeit wurde in allen Beispielen nach dem Standard T.A.P.P.I.-Verfahren T 646 m-54 bestimmt.

Beispiel 1 ., ■ .

Eine Probe einer ungebleichten Kaolin-Tonaufschlämmung (Georgia-Kaolin), die etwa 28,22% Tonfeststoffe enthält und vorher in eine Fraktion mit einem Gehalt von etwa 94,0 °/o ,Teilchen mit Durchmesser < 2 μ E.S.D. fraktioniert worden ist, wir der normalen Fabrikation entnommen. Der Ton dieser Aufschlämmung hat eine Helligkeit von 83,0 Punkten. Die Aufschlämmung wird dann behandelt, indem sie mit mittlerer Geschwindigkeit in einem Cqwles-Blender 30 Minuten mit einer weiteren Menge von Dispergierungsmittel, Natriumhcxametaphosphat, die 9,07 kg/t trockenen Ton beträgt, gemischt wird. Die behandelte Aufschlämmung wird so bis zu einem Punkt der Wiederausfiockung peptisiert und ohne Bewegung in einer Säule von etwa 80 cm Aufschlämmungshöhe stehengelassen, wobei die Siiule aus einem transparenten KunststofTmaterial besieht. Innerhalb einer Zeitspanne von '/2 bis 1 Stünde wird die Aufschlämmung sichtlich durch eine gleichmäßig verteilte gelbbraune Färbung verfärbt, im Vergleich zu der unbehandelten Aufschlämmung der Anlage. Hochgradig verfärbte senkrechte Bänder oder Streifen mit sichtlich heller gefärbten Bereichen zwischen den Bändern erstrecken sich von oben bis zum Boden in der Aufschlämmungssäule. Nachdem man die Säule mit der Aufschlämmung weiter stehenläßt, beginnen die senkrechten Bänder von verfärbtem Material zu verschwinden, und gleichzeitig beginnt sich ein dunkelgelber Schlamm auf dem Boden der Säule abzusetzen. Nach etwa 24 Stunden'sind, die senkrechten verfärbten Bündel verschwunden, und die gelbe Schlammabscheidung wird in ihrer Tiefe konstant. Die Tonaufschlämmung wird dann abgezogen, wobei die Abscheidung auf dem Boden der Säule zurückbleibt. ■ '

Die gewonnene Tonaufschlämmung wird mit^:440 g Schwefelsäure je Tonne trockenem Ton und 7,16 kg Alaun, Aluminiumsulfat, je Tonne trockenem Ton angesäuert, um eine ausgeflockte Aufschlämmung zu erzeugen und das Filtrieren zu ermöglichen und das überschüssige Peptisierungsmittel zu entfernen. Eine Probe dieses besonders behandelten Tons hat eine Helligkeit von 85,7 Punkten. Der filtrierte Ton wird wieder mit Wasser auf etwa 30 % Feststoffe aufgeschlämmt und mit 3,63 kg Zinkhydrosulfit je Tonne trockenem Ton und 907 g Alaun je Tonne trockenem Ton gebleicht. Nach dem Bleichen stellt man fest, daß dieser besonders behandelte Ton eine Helligkeit von 90,7 Punkten aufweist. Der raffinierte, besonders behandelte Ton dieses Beispiels besteht,.wie gefunden wird, aus praktisch der gleichen Tonteilchenfraktion wie die ursprüngliche Ausgangsauf schlämmung, 94,3 % < 2 μ für die ursprüngliche Aufschlämmung und 95,3 °/o <C 2 μ für dieses Beispiel.

Beispiel 2 .

Eine Probe der gleichen Aufschlämmung wie im Beispiel 1, die aber vorher zu einer Fraktion mit einem Gehalt von etwa 94,0 Teilchen, mit einem Durchmesser < 2 μ E.S.D. fraktioniert worden ist, wird der normalen Fabrikation entnommen.: Die Helligkeit des Tons in dieser Aufschlämmung beträgt 83,0 Punkte. Die Aufschlämmung wird darin durch Mischen mit mittlerer Geschwindigkeit; in einem Waring-Mischer 30 Minuten lang mit einer weiteren Menge an Peptisierungsmittel, 6,80 kg Natriumhexametaphosphat je Tonne trocknem Ton und 907 g Tetranatriumpyrophosphat je Tonne trockenem Ton, gemischt. Die behandelte Aufschlämmung wird auf diese Weise übermäßig bis zu einem Punkt der Wiederausflockung peptisiert und ohne Bewegung in einer Säule von etwa 29cm:Höhe stehengelassen, wobei die Säule aus einem transparenten Kunststoffmaterial besteht. Innerhalb einer Zeitspanne von Va bis 1 Stunde wird die Aufschlämmung sichtbar durch eine gleichmäßig verteilte gelbbraune Färbung verfärbt, im Vergleich zur unbehandelten Aufschlämmung der Anlage. Hochgradig verfärbte senkrechte Bänder oder Streifen mit sichtbar heller¹ gefärbten Bereichen zwischen den Bändern erstrecken sich von oben bis zum Boden in der Aufschlämmungssäule. Nachdem man die Aufschlämmungssäule weiterhin stehenläßt, beginnen die senkrechten Bänder von verfärbtem Material zu verschwinden, und gleichzeitig beginnt sich ein dunkelgelber Schlamm auf dem Bo-

den der Säule abzuscheiden. Nach etwa 24 Stunden verschwinden die senkrechten verfärbten Bänder, und die Tiefe der gelben Schlammabscheidung wird konstant. Die Tonaufschlämmung wird dann abgezogen, wobei die Abscheidung auf dem Boden der Säule zurückbleibt.

Die gewonnene Tonaufschlämmung wird mit 586 g Schwefelsäure je Tonne trockenem Ton und. 6,9 kg Alaun je Tonne trockenem Ton angesäuert, um eine ausgeflockte Aufschlämmung zu bilden und die FiI- ιό trierung zur Entfernung des überschüssigen Peptisierungsmittel zu gestatten. Eine Probe dieses besonders behandelten Tons hat eine Helligkeit von 85,2 Punkten. Der filtrierte Ton wird wieder mit Wasser auf etwa 30% Feststoffe aufgeschlämmt und mit 3,63 kg Zinkhydrosulfit je Tonne trockenem Ton und 1,81 kg Alaun je Tonne trockenem Ton gebleicht. Nach dem Bleichen stellt man fest, daß dieser besonders behandelte Ton eine Helligkeit von 90,3 Punkten hat.

B e i s ρ i e 1 3

Man verfährt nach der im Beispiel 1 beschriebenen Arbeitsweise und verwendet die dort benutzten Stoffe, ändert aber das Verfahren in folgender Weise: Die Aufschlämmungshöhe in der Säule beträgt statt 80 etwa 142 cm. Innerhalb einer Zeitspanne von ^lk bis 1 Stunde wird die Aufschlämmung sichtbar durch eine gleichmäßig verteilte gelbbraune Färbung im Vergleich zur unbehandelten Aufschlämmung verfärbt. Hochgradig verfärbte senkrechte Bänder oder Streifen mit sichtbar heller gefärbten Bereichen zwi- _ sehen den Bändern erstrecken sich von oben bis zum Boden in der Aufschlämmungssäule. Nach weiterem Stehenlassen der Aufschlämmungssäule beginnen die senkrechten Bänder von verfärbtem Material zu verschwinden, und gleichzeitig beginnt sich ein dunkelgelber Schlamm auf dem Boden der Säule abzuscheiden. Nach etwa 144 Stunden verschwinden die senkrechten Bänder, und die Dicke der gelben Schlammabscheidung wird konstant.

Für die Weiterbehandlung der so gewonnenen Tonaufschlämmung werden statt 440 g Schwefelsäure 363 g je Tonne trockenem Ton und statt 7,16 kg Alaun 7,26 kg Alaun je Tonne trockenem Ton verwendet. Die Helligkeit des so behandelten Tons beträgt 85,2 Punkte. Beim Bleichen werden nur 3,63 kg _$0 Zinkhydrosulfit ohne Zusatz von Alaun verwendet. Die Helligkeit des gebleichten Tons beträgt dann 91,0 Punkte. Die Zunahme der Helligkeit im Vergleich zu der üblichen Reinigungsmethode der gleichen Aufschlämmung, die eine Helligkeit von 88,0 Punkten ergibt, beträgt somit 3 Helligkeitspunkte.

Beispiel 4

60

Als Kontrolle für die nächsten fünf Versuche, welche die Wirkungen. von wechselnden Fcststoffgchaltcn der Aufschlämmung und Dosierungen der Chemikalien zeigen, wird eine Probe von ungcbleichtcr Aufschlämmung eines Georgia-Kaolins, die etwa 25 "/ο TonfeslslofTe enthält und vorher zu einer Fraktion mit etwa 92"/« Teilchen mit einem Durchmesser E.S.D. < 2 μ fraktioniert worden ist, der normalen Produktion entnommen. Die Helligkeit des Tons in dieser Aufschlämmung beträgt 82,9 Punkte. Diese Aufschlämmung wird mit 3,63 kg Zinkhydrosulfit je Tonne Ton und 2,72 kg Alaun je Tonne Ton gebleicht, was zu einer Helligkeit von 88,2 Punkten führt.

Versuch a)

Eine Probe von ungebleichter Aufschlämmung aus Georgia-Kaolin, die etwa 25% Tonfeststoffe enthält und vorher zu einer Fraktion mit etwa 92 % Teilchen mit einem Durchmesser E.S.D. < 2 μ fraktioniert worden ist, wird der normalen Produktion entnommen. Der Ton dieser Aufschlämmung hat eine Helligkeit von 82,9 Punkten. Der Feststoffgehalt dieser Aufschlämmung wird durch Zugabe von Wasser auf 20 % verdünnt. Die Aufschlämmung wird dann durch Mischen mit mittlerer Geschwindigkeit in einem Waring-Mischer 30 Minuten lang mit einer weiteren Menge von Dispergierungsmittel, Natriumhexametaphosphat, in einer Menge von 11,3 kg je Tonne trockenem Ton behandelt. Die behandelte Aufschlämmung wird so übermäßig bis zu einem Punkt der Wiederausflockung peptisiert und ohne Bewegung in einer Säule von etwa 29 cm Aufschlämmungshöhe stehengelassen, wobei die Säule aus transparentem Kunststoffmaterial besteht. Innerhalb einer Zeitspanne von V2 bis 1 Stunde wird die Aufschlämmung sichtbar durch eine gleichmäßig verteilte gelbbraune Färbung verfärbt, im Vergleich zur unbehandelten Aufschlämmung des Kontrollbeispiels. Hochgradig verfärbte senkrechte Bänder oder Streifen mit sichtbar heller gefärbten Bereichen zwischen den Bändern erstrecken sich von oben bis zum Boden in der Aufschlämmungsäule. Nach weiterem Stehenlassen der Aufschlämmungssäule beginnen die senkrechten Bänder von verfärbtem Material zu verschwinden, und gleichzeitig beginnt sich ein dunkelgelber Schlamm auf dem Boden der Säule abzuscheiden. Nach etwa 23,5 Stunden sind die senkrechten verfärbten Bänder verschwunden, und die Tiefe der gelben Schlammabscheidung ist konstant geworden. Die Tonaufschlämmung wird dann abgezogen, wobei die Abscheidung auf dem Boden der Säule zurückbleibt.

Die gewonnene Tonaufschlämmung wird mit 627 g Schwefelsäure je Tonne· trockenem Ton und 10 kg Alaun je Tonne trockenem Ton angesäuert, um eine ausgeflockte Aufschlämmung zu bilden und die Filtration zur Entfernung des überschüssigen Peptisierungsmittels zu gestatten. Eine Probe dieses besonders behandelten Tons hat eine Helligkeit von 84,0 Punkten. Der filtrierte Ton wird wieder mit Wasser auf etwa 30% Feststoffe aufgeschlämmt und mit 3,63 kg Zinkhydrosulfit je Tonnnc trockenem Ton und 454 g Alaun je Tonne trockenem Ton gebleicht. Nach dem Bleichen stellt man fest, daß dieser besonders behandelte Ton eine Helligkeit von 89,8 Punkten hat, eine Zunahme von fast 2 Hclligkeitspunkteh, bei einem sehr geringen Feststoffgchalt, gegenüber derjenigen der üblichen Remigimgsmcthodc.

In der folgenden Tabelle sind die Daten für die Versuche 4b) bis 4c) zusammengestellt. Die Arbeitsweise war jedesmal die gleiche wie bei Versuch 4 a).

1 b I I 041

Tabelle

Versuchs bezeichnung	Peplisierungsmittel	Zusammenselzung des Pcplisicrungsmittels	Menge in kg/I trockenem Ton von Peplisieiungs- j _mjl(_el Schwefelsiiufc Alaun
b) : c) d) e)	Natriumhcxamelaphosphat Natriumhexametaphosphat Natriumliexametaphosphat Natriumhexametaphosphat		9,07 ' 0,447 6,76 4,54 0,183 3,2 , 4,54 0,153 ' 4,31 6,80 0,110 3,68

Versuchs	Helligkeit	Menge in kg/t trockenem Ton von	1,81	Kndhelligkeit
bezeichnung	. . (Punkte)	Zinkhydrosulfit \| Alaun	2,72	(Punkte)
b)	84,4	3,63	1,81	90,4
c)	84,4	3,63	1,81 -	89,8
d)	84,4	3.63	89,8
e)	83,5	3.63	88,6

Der Vergleich der Endhelligkeitspunkte mit den Helligkeitspunkten vor der Behandlung (82,9 Punkte) und nach der Behandlung mit dem Peptisierungsmittel zeigt die erhebliche Verbesserung der Helligkeit, die durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielt wird.

Beispiel 5

Als Kontrolle für die nächsten neun Versuche wird eine Probe einer ungebleichten Tonaufschlämmung (Georgia-Kaolin), die etwa 28,33 ^ft/o Tonfeststoffe enthält und vorher zu einer Fraktion mit etwa 92% Teilchen mit einem Durchmesser E.S.D. < 2 μ raffiniert worden ist, der normalen Produktion entnommen. Die Helligkeit dieses Tons in dieser Aufschlämmung beträgt 84,4 Punkte. Diese Aufschlämmung wird mit 3,63 kg Zinkhydrosulfit je Tonne trockenem Ton und 2,72 kg Alaun je Tonne trockenem Ton gebleicht. Nach dem Bleichen stellt man fest, daß dieser Ton eine Helligkeit von 88,2 Punkten hat. Bei den gesamten Aufschlämmungen aus der Anlage in den nächsten neun Versuchen ist Nalriumhcxamctaphosphat verwendet, um anfänglich auf die bevorzugte Teilchengrößenverteilung zu fraktionieren;

Bei den folgenden neun crfindungsgemäß durchgeführten Versuchen wurde genauso vorgegangen wie im Beispiel 1. Die Daten der Versuche sind in der Tabelle 2 zusammengestellt.

Tabelle

Versuchs bezeichnung	Pepiisierungsmittef	Zusammensetzung des Peptisierungsmi'ttels	Menge in kg't Peptisierungs- mittelmcnge	rockenem' Schwefel säure	Ton von ¹ Alaun	Helligkeit (Punkte)
a)	Tetranatriumpyrophosphat		' 4,54	1,32	5,54	85,2
b)	Natriumsilikat, Sorte N	8,90% Na„O, 28,7% SiO₂"	9,07	2,30	3,13	85,35
c)·	Natriumsilikat, Sorte K	11,0VoNa₂O, 31,9% SiO₂	9,07	2,66	2,44	84,76
d)	Natriumsilikat, Sorte RU	13,85% Na₂O, 33,2% SiO₁₂	9,07	3,18	3,17	85,4
e)	Natriumsilikat, Sorte D	14,7% Na₂O, 29,4% SiO₂	9,07	2,9	3,08	85,4
0	mit Zink modifiziertes Natriumhexaphosphat		6,80	0,572	6,54	—
g) .	Natriumhexametaphosphat (63"/,.P₄O₅)		9,07	0,885	7,4	85,8
, h)	organisches Potyphosphat		9,07	1,97	3,67	__
i)	Nafriumsilrkat S-35	6,75% N a„O, 25,3 % SiO.,"	9,07	2,08	3,08	85,3

309 614/29

Tabelle 2 (Fortsetzung

Versuchs-	Menge in kg trockenem Ton	t von	Hmlhelligkeil
bezeichnung	Zinkhydrosulfit	Alaun	(Punkte)
a)	3,63	,	89,4
b)	3.63 i	0,419	90,0
c)	3,63	0,454	90,2
d)	3,63	0,454	90,0*)
c)	3,63	0,454	90,6
0	. 3,63	-—.	89,1
g)	3,63	—	89,8
h)	3,63	—	89,3
i)	4,54 .	0,419	89,9

15

^i:) Nach nochmaligem Aufschlämmen des filtrierten Tons bis auf 3()''/ii Feststoffe'und Bleichen mit 3,63 kg Zinkhydrosulfit und 0,454 kg Alaun je Tonne trockenem Ton beträgt die Helligkeit 90,0 Punkte.

B e i s ρ i e 1 6

Eine Probe von rohem, in Mittel-Georgia gefördertem Kaolinton mit etwa 55 ⁰Zo Teilchen mit einem Durchmesser <2u (äquivalenter sphärischer Durchmesser E.S.D.) und einer G E.-Helligkeit von 80,2 Punkten wird in einem geschlossenen Laboratoriumsmischer geknetet. Das Kneten wird bei etwa 74% Tonfeststoffen 20 Minuten lang durchgeführt. Nach dem Kneten wird der rohe Ton bei etwa 40%'Tonfeststoffen aufgeschlämmt und mit 1,81 kg Natriumhexametaphosphat je Tonne trockenem Ton dispergiert. Diese Menge wird normalerweise zur Erzielung einer maximalen Dispersion verwendet. Die dispergierte Aufschlämmung wird durch ein Sieb von 44 μ lichter Maschenweite (325 mesh US.-Siebgröße) entkörnt, um Sand, Glimmer, Quarz u: dgl zu entfernen. Diese gesiebte Aufschlämmung wird zu, einer Fraktion mit 92,7 % Teilchen jnit einem Durchmesser E.S.D. <-2 μ. raffiniert. Diese Aufschlämmung enthält Ton, der eine Helligkeit von 83,1 Punkten aufweist.

Ein Teil der obigen gereinigten Aufschlämmung wird auf eine Helligkeit von 87,7 Punkten mit 4,54 kg Zinkhydrosulfit je Tonne trockenem Ton und 2,27 kg Alaun je Tonne trockenem Ton gebleicht.

Ein zweiter Teil der obigen gereinigten Aufschlämm.ung¹ wird mit 2,54 kg Schwefelsäure. je Tonne trockenem Ton ausgeflockt, filtriert und der Filterkuchen mit Wasser wieder auf einen Feststoffgehalt von 25 % Ton aufgeschlämmt. Die Aufschlämmung wird dann .mit 4,54 kg Zinkhydrosulfit je Tonne trockenem Ton gebleicht, was eine Helligkeit von 87,6 Punkten ergibt. Es ist also ersichtlich, daß diese dispefgierte gereinigte Tonaufschlämmung sofort gebleicht oder filtriert, wieder aufgeschlämmt und dann > gebleicht werden kann, wobei beide Methoden etwa die gleiche Helligkeit ergeben. ^: , ;

Beispiel 7

(a) Eine Probe von rohem, in Mittel-Georgia gefördertem Kaolinton mit einer Helligkeit von 79,7 Punkten wird ohne Peptisierungsmittel geknetet, mit Wasser aufgeschlämmt und, wie im Beispiel 6 beschrieben, entkörnt oder gesiebt. Die gesiebte Aufschlämmung wird zu einer Fraktion mit etwa 92 ⁰Zo Teilchen mit einem kleineren Durchmesser E.S.D. als 2u durch Sedimentation für 15,5 Stunden raffiniert. Der Ton in dieser gereinigten Fraktion hat eine Helligkeit von 82.9 Punkten. Diese raffinierte Tonaufschlämmung wird mit 4,54 kg Zinkhydrosuifit und 2,72 kg Alaun je Tonne trockenem Ton gebleicht, was eine Helligkeit von 87,2 Punkten ergibt.

(b) Eine Probe des gleichen rohen, in Mittel-Georgia geförderten Kaolintons wie beim Kontrollversuch (a) mit einer Helligkeit von 79,7 Punkten, wird mit 6,80 kg Natriumhexametaphosphat je Tonne trockenem Ton bei etwa 78 "Zo Tonl'eststolfgehalt geknetet. Der geknetete Ton wird mit Wasser auf etwa 40¹Vo Tonfeststoffe aufgeschlämnit und unter Verwendung eines Siebes von 44 μ lichter Maschenweite (325 mesh US.-Siebgröße) wie vorher beschrieben, entkörnt.

Man läßt sich einen Teil der oben gesiebten Aufschlämmung durch Sedimentation 3 Stunden lang fraktionieren; Während dieser 3jStunden setzen sich schwarzgefärbte Teilchen von Titanverunreinigungen mit dem groben Ton ab. Am Ende dieser 3stündigen Absetzzeit hat die Sedimentation vollständig aufgehört. Diese teilweise gereinigte Aufschlämmung wird dekantiert, wobei das Sediment zurückbleibt, und man stellt fest, daß sie 32,6 % Tonfeststoffe enthält. Zu dieser teilweise gereinigten Tonaufschlämmung werden 500 g Schwefelsäure je Tonne trockenem Ton zugegeben. Diese Aufschlämmung läßt man dann ohne Bewegung 24 Stunden stehen, während weicher Zeit gelbliche Streifen oder Strähnen' auftreten und sich zusätzlich schwarze Teilchen zusammen mit diesen Streifen und mit großen Toriteilchen absetzen. Während dieser Absetzzeit wird die Aufschlämmung zu einer Faktion von 92 ⁰Zn Teilchen mit einem Durchmesser E.S.D. < 2 μ raffiniert. Der Ton in dieser gereinigten Aufschlämmung hat eine Helligkeit von 85,7 Punkten. :^:

■Diese raffinierte Aufschlämmung wird von der Sedimentablagerung abgetrennt und mit 8,13 kg Alaun, Aluminiumsulfat, je Tonne trockenem Ton ausgeflockt und dann filtriert. Der Filterkuchen wird mit Wasser auf 25 "Zo Tonfeststoffe aufgeschlämmt und mit 4,54 kg Zinkhydrosulfit und 1,81 kg Alaun je Tonne trockenem Ton gebleicht, was eine Helligkeit von 90,4 Punkten ergibt. Dies stellt eine Zunahme von 3,3 Helligkeitspunkten gegenüber der Helligkeit des Kontrollversuchs dar.

Beispiels

Ein weiterer Teil der gesiebten Aufschlämmung aus Beispiel 7, (b) wird mit Wasser auf etwa 10% Tonfeststoffe verdünnt. Diese Aufschlämmung wird durch . 3stündiges Sedimentieren teilweise raffiniert. Während' dieser 3 Stunden stellt man fest, daß schwarzgefärbte Teilchen.von T'tanverünreinigungen sich am Boden der Aufschlämmung absetzen. Nach jstündiger Sedimentation wird die Aufschlämmung vom Sediment abdekähtiert, und man stellt fest, daß sie etwa 7 % Tonfeststoffe enthält. Die teilweise raffinierte Aufschlämmung wird dann mit 650 g Schwefelsäure je.Tonne_; trockenem Ton behandelt und durch 17stündiges Sedimentieren, zu einer Fraktion mit etwa 92% Teilchen mit einem Durchmesser E.S.D. <C 2 μ raffiniert. Während dieser Sedimentation geht nicht nur das Absetzen der schwarzen Titanverunreinigungen weiter, sondern es treten auch senkrechte Streifen oder Bänder von gelblicher Farbe auf, die sich ebenfalls wie der Ton gröberer Teilchen-

größe, absetzen. Dieser raffinierte Ton hat eine Helligkeit von 83,3 Punkten. Die Tonaufschlämmung wird vom Sediment abgetrennt.

Die raffinierte Aufschlämmung wird mit 20,07 kg Alaun je Tonne Ton ausgeflockt und filtriert. Der Filterkuchen wird mit Wasser auf 25 % Tonfeststoffgehalt aufgeschlämmt und mit 4,54 kg Zinkhydrosulfit je Tonne trockenem Ton gebleicht, was eine Helligkeit von 88,3 Punkten ergibt.

Aus den Beispielen 1 bis 5 ist also ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren unerwartet überraschende Ergebnisse liefert, da es im allgemeinen die Helligkeit der Tonne auf etwa 89 Punkte oder darüber bringt. Dies ist eine sehr beträchtliche Zunahme in Helligkeitspunkten in diesem Bereich. Außerdem ist aus diesen Beispielen ersichtlich, daß zahlreiche Peptisierungsmittel sowie Gemische davon im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden können und ein breiter Bereich des Prozentgehaltes an Feststoffen in der Aufschlämmung ebenfalls wirksam angewandt werden kann. Weiter ist zu ersehen, daß verschiedene Peptisierungsmittel bei der anfänglichen Fraktionierung bis zu dem Punkt, wo das erfindungsgemäße Verfahren beginnt, verwendet werden können. Das gleiche Peptisierungs- oder Dispergierungsmittel, das anfänglich verwendet wurde, kann auch bei diesem Wiederausflockungsprozeß verwendet werden, oder es kann ein anderes Mittel als das anfänglich zur Fraktionierung verwendete angewandt werden. Im allgemeinen ist das erfindungsgemäße Verfahren bei stabilen, raffinierten Tonaufschlämmungsfraktionen mit etwa 90 % und mehr an Teilchen mit einem Durchmesser E.S.D. < 2 μ am erfolgreichsten. Die Teilchengrößenverteilung aller obigen Beispiele wird beim erfindungsgemäßen Verfahren in keinem merklichen Ausmaß verändert. Die Titanverunreinigungen, welche eine größere Dichte als Kaolinteilchen aufweisen, setzen sich ab, während das Kaolin in Suspension bleibt.

Aus den Beispielen 6 bis 8 ist weiter zu ersehen, daß auch rohe Tone aufgeschrammt, fraktioniert und gleichzeitig in ihrer Helligkeit durch das erfindungsgemäße Verfahren verbessert werden können. Die, Fraktionierung erfolgt während des Absetzens der Titanverunreinigungen und offensichtlich wird die Teilchengrößenverteilung verändert. Außerdem erfolgt dies bei Tonfraktionen mit einer Teilchengrößenverteilung von etwa 90 % und darunter an Teilchen mit einem Durchmesser E.S.D. < 2 μ. Die überschüssige Menge an Peptisierungsmittel wird zu der. rohen Tonaufschlämmung oder der Aufschlämmung mit der Verteilung < 90 °/o vor der Fraktionierung zugesetzt. Daher kann man in einer Stufe fraktionieren und die Helligkeit erhöhen. Bei Tonfraktionen gemäß den Beispielen 1 bis 5, die 90% oder mehr an Teilchen mit einem Durchmesser E.S.D. . < 2 μ enthalten, erfolgt keine Fraktionierung bei Behandlung mit einem überschüssigen Peptisierungsmittel. Diese Aufschlämmungen sind also stabil. Demgegenüber sind die Aufschlämmungen gemäß

den Beispielen 6 bis 8 insoweit nicht stabil, als sie bei Behandlung mit dem überschüssigen Peptisierungsmittel und Stehenlassen eine Fraktionierung erleiden. Wenn ausreichend oder ein so großer Überschuß an Peptisierungsmittel verwendet wird, daß die Fraktionierung der Tonaufschlämmung verhindert wird, werden die Titanverunreinigungen eingeschlossen und setzen sich nicht ab. Die Aufschlämmung befindet sich fast im Gelzustand, und daher erhält

ίο man keine Fraktionierung und Verbesserung in der Helligkeit des Tons. Die Zunahme in der Helligkeit dieser instabilen rohen Tonaufschlämmungen auf Punkte und darüber, bei einigen fast auf 92 Punkte, ist eine weitreichende und wesentliche Verbesserung

t5 auf neue und erfinderische Weise gegenüber den bekannten Verfahren.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verbesserung der Helligkeit von Kaolin- bzw. Tonaufschlämmungen unter Verwendung von Peptisierungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß man einer Tonaufschlämmung eine solche Menge eines Peptisierungsmittels zusetzt, daß die zur Einstellung des Viskositätsminimums erforderliche Menge überschritten wird, und danach durch Absetzenlassen oder Zentrifugieren das die Titanverbindungen enthaltende Sediment abtrennt, worauf die derart gereinigten Tone gegebenenfalls in bekannter Weise noch einer zusätzlichen B-leichung mit Hydrosulfit unterworfen werden.

2. Verfahren nach-Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man chemisch vorgebleichte Tone verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Menge an Peptisierungsmittel von mindestens 100% im Überschuß über die Menge, die zur Erzielung der Minimumviskosität erforderlich ist, verwendet.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Mittel Natriumhexametaphosphat, Natriumsilikat oder Natriumhypochlorit verwendet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffgehalt der Kaolin- bzw. Tonaufschlämmung zwischen 10 und 50 Gewichtsprozent schwankt. ■

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch ■gekennzeichnet, daß man einen Ton verwendet, dessen Teilchen zu 90% einen Durchmesser unter 2 μ aufweisen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den so behandelten Ton in Form einer instabilen Äufschlämmung verwendet, welche sich beim Stehenlassen fraktioniert, wobei die Aufschlämmung weniger als 90% an Teilchen mit einem äquivalenten sphärischen Durchmesser kleiner als 2 μ enthält und die Verunreinigungen sich zusammen mit den groben Tonteilchen absetzen·. ^r